Unter Schmelzen versteht man den thermodynamischen Phasenübergang eines Festkörpers in die flüssige Phase beim Erreichen der Schmelztemperatur unter definiertem Druck, typischerweise Normaldruck. Auf atomarer Ebene führt die thermische Anregung zum Verlust der Fernordnung des Kristallgitters, während die chemische Zusammensetzung im Idealfall unverändert bleibt. Die Schmelztemperatur ist eine materialspezifische Größe, die von Bindungsart, Gitterstruktur, Legierungszusammensetzung und Druck abhängt.

In der Werkstofftechnik sind Schmelzprozesse zentral für die Primärmetallurgie, die Legierungsherstellung, das Recycling sowie für Beschichtungs‑ und Additivverfahren. In Schmelzaggregaten wie Lichtbogen‑, Vakuum‑Induktions‑ oder Vakuum‑Lichtbogenöfen wird gezielt über die Temperaturführung, Schutz‑ bzw. Reaktionsatmosphäre (Vakuum, Inertgas, reaktive Gase) und Verweilzeit die chemische Reinheit, Entgasung (insbesondere H, N, O) und Homogenität der Schmelze eingestellt.

Lokales Schmelzen durch hochenergetische Strahlquellen (Laser, Elektronenstrahl) ermöglicht extrem hohe Aufheizraten und Erstarrungsgeschwindigkeiten. Verfahren wie selektives Laserschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen nutzen dieses Prinzip zur additiven Fertigung, wobei Schmelzbadgröße, Oberflächenspannung, Marangoni‑Konvektion und Wärmeeintrag das Gefüge und die Defektbildung (Porosität, Risse) bestimmen. Pulsierte Laserschmelzverfahren und Hochdurchsatz‑Glas‑Schmelzen erlauben zudem die Synthese metastabiler Phasen und komplexer Gläser.

Die Beschreibung des Schmelzens erfordert die Kopplung von Thermodynamik (Phasendiagramme, Liquidus‑/Solidustemperaturen), Kinetik (Aufheiz‑ und Abkühlraten) und Transportphänomenen (Wärme‑ und Stofftransport, Konvektion). Für die gezielte Werkstoffentwicklung ist die präzise Beherrschung des Schmelz‑ und Erstarrungspfades entscheidend, da hier die spätere Mikrostruktur und damit die Gebrauchseigenschaften des Werkstoffs festgelegt werden.