Der Begriff Beziehung bezeichnet in den Werkstoffwissenschaften die quantifizierbare Verknüpfung zwischen Prozessparametern, Strukturmerkmalen über mehrere Skalen und den resultierenden Werkstoffeigenschaften. Solche Beziehungen sind zentral für das Verständnis, die Vorhersage und das gezielte Design von Werkstoffen.

Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen beschreiben die Kausalkette: Verarbeitungsbedingungen (z. B. Temperatur-Zeit-Profile, Umformgrad, Abkühlraten) steuern die Mikro- und Nanostruktur (z. B. Phasenanteile, Korngröße, Versetzungsdichte, Textur), aus der sich wiederum mechanische, chemische, thermische oder funktionale Eigenschaften ergeben. Struktur-Eigenschafts-Beziehungen fokussieren auf den Teilzusammenhang zwischen strukturellen Merkmalen und makroskopischem Antwortverhalten, etwa die Abhängigkeit der Streckgrenze von der Korngröße (Hall-Petch-Beziehung) oder die Leitfähigkeit von Defektdichte und Phasenzusammensetzung.

Solche Beziehungen können empirisch, semi-empirisch, physikalisch basiert (kontinuums- oder mikromechanisch) oder datengetrieben (z. B. Machine Learning) formuliert werden. Wesentlich ist die klare Trennung zwischen Korrelation und Kausalität, die nur durch Kombination von Experiment, Modellierung und Theorie abgesichert werden kann.

Im Kontext von Prozess-Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen rücken zusätzlich kinetische Aspekte (Diffusion, Rekristallisation, Phasenumwandlungen) und Nichtgleichgewichtsphänomene in den Fokus. Das systematische Erfassen und Modellieren dieser Beziehungen bildet die Grundlage für Integrated Computational Materials Engineering (ICME), materials-by-design-Ansätze und digitale Werkstoffzwillinge.