Unter Oxidation versteht man in der Werkstofftechnik die chemische Reaktion von Metallen oder Legierungen mit Sauerstoff, die zur Bildung von Oxidschichten an der Oberfläche führt. Dieser Prozess kann bei Raumtemperatur (z.B. atmosphärische Korrosion) oder unter Hochtemperaturbedingungen (Hochtemperaturoxidation) ablaufen. Die resultierenden Oxide beeinflussen mechanische Eigenschaften, Lebensdauer und Zuverlässigkeit Bauteilen teils wesentlich.

Die Oxidationskinetik beschreibt die zeitliche Änderung der Oxidschichtdicke und folgt häufig parabolischen, logarithmischen oder linearen Gesetzmäßigkeiten, abhängig von Diffusionsmechanismen, Defektstrukturen und Sauerstoffaktivität. Das Oxidationsverhalten eines Werkstoffs wird durch Zusammensetzung, Mikrostruktur, Verunreinigungen und Umgebungsbedingungen (Temperatur, Gaszusammensetzung, Feuchte, thermomechanische Zyklen) bestimmt.

Oxide können protektiv oder nicht-protektiv sein. Dichte, gut haftende Oxidschichten (z.B. Cr₂O₃, Al₂O₃) führen zu hoher Oxidationsresistenz, während poröse, rissige oder abplatzende Schichten (zyklische Oxidation mit thermischer Spannungsrissbildung und Spallation) fortschreitenden Materialabtrag begünstigen. Der gesamte Oxidbildungsprozess wird durch Diffusion von Sauerstoff oder Metallionen, Grenzflächenreaktionen und Volumenänderungen beim Oxidwachstum kontrolliert.

Neben der unerwünschten Degradation werden kontrollierte Oxidationsprozesse technisch genutzt, z.B. anodische Oxidation von Aluminium oder plasmaelektrolytische Oxidation zur Erzeugung harter, verschleiß- und korrosionsbeständiger Keramikschichten. Das Verständnis der Oxidation ist damit zentral für das Design hochtemperaturbeständiger Legierungen, Schutzschichten und Prozessführungen.