Unter Kühlung versteht man in der Werkstofftechnik die gezielte Abführung von Wärme aus einem System, um thermodynamische Zustände, Gefügestrukturen oder Funktionseigenschaften einzustellen. Entscheidend ist dabei nicht nur das Erreichen einer Endtemperatur, sondern insbesondere die Kühlrate (Abkühlrate), also die zeitliche Änderung der Temperatur.

Die Kühlrate beeinflusst maßgeblich Phasenumwandlungen, Ausscheidungskinetiken und die Ausbildung von Eigenspannungen. In Metallen steuert sie etwa die Martensitbildung im Stahl oder die Ausscheidungshärtung in Aluminiumlegierungen. In Polymeren und Gläsern bestimmt sie Kristallinität, inneren Spannungszustand und Defektverteilung. Entsprechend werden Kühlstrategien (z.B. gestufte Abkühlung, isothermes Halten) prozessspezifisch angepasst.

Technisch erfolgt Kühlung mittels Konvektion, Wärmeleitung und Strahlung, unterstützt durch Kühlkanäle in Werkzeugen, externe Wärmetauscher oder direkte Kontaktkühlung. Spezialisierte Verfahren wie kryogene Kühlung (z.B. Flüssigstickstoff) ermöglichen sehr hohe Kühlraten, reduzieren thermische Schädigung und werden u.a. in der Zerspanung und bei Tieftemperaturbehandlungen eingesetzt. Peltier-Kühlung nutzt den thermoelektrischen Effekt für lokal präzise, dynamisch regelbare Temperierung, ist aber leistungslimitiert.

Neuere Ansätze wie multikalorische Kühlung kombinieren magnetokalorische, elektro- und elastokalorische Effekte zur festkörperbasierten Wärmepumpentechnologie. Für die Prozessauslegung sind quantitative Kenntnisse der Abkühlraten und ihrer Effekte essenziell, da kleine Abweichungen von der Zielkühlung zu signifikanten Änderungen von Mikrostruktur, Restspannungen und Langzeitstabilität führen.