Konvektion bezeichnet den Transport von Wärme, Masse oder Impuls durch die Bewegung eines Fluides (Flüssigkeit oder Gas). In der Werkstofftechnik ist Konvektion ein zentraler Mechanismus bei Prozessen wie Schmelzmetallurgie, Kristallzüchtung, Wärmebehandlung, Beschichtung und Kühlung.

Man unterscheidet natürliche (freie) Konvektion und erzwungene Konvektion. Bei der freien Konvektion entstehen Strömungen aus Dichteunterschieden infolge von Temperatur- oder Konzentrationsgradienten; die treibende Kraft ist die Auftriebskraft im Schwerefeld. Typische Kenngrößen sind die Rayleigh- und Grashof-Zahl, die das Verhältnis von Auftrieb zu Viskosität und Wärmeleitung beschreiben.

Bei der erzwungenen Konvektion wird das Fluid durch externe Einwirkung (Pumpen, Rühren, Gasströmung) bewegt. Die resultierenden Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten sind deutlich erhöht, was z.B. beim Abschrecken, beim Gießstrahl oder in Wärmebehandlungsöfen gezielt genutzt wird. Die Stärke der Konvektion wird häufig über dimensionslose Kennzahlen wie die Reynolds-, Nusselt- und Prandtl-Zahl charakterisiert.

Eine spezielle Form ist die Marangoni-Konvektion, bei der Oberflächenspannungsgradienten (z.B. durch Temperatur- oder Konzentrationsunterschiede) tangentiale Strömungen an Phasengrenzen erzeugen. Diese spielen eine wichtige Rolle bei Schweißnähten, Lötprozessen, Dünnschichtabscheidung und der Defektbildung bei der Einkristallzüchtung.

Das Verständnis konvektiver Vorgänge ist essenziell für die gezielte Einstellung von Mikrostrukturen, die Homogenität von Legierungen sowie die Vermeidung von Defekten wie Seigerungen, Porosität und Rissbildung.