رؤیای مهندس مواد توانایی مهندسی صحیح خصوصیات مورد نیاز یک ماده به وسیله ی کنترل دقیق فرایند تولید است. به عنوان مثال، با تغییر شرایط تغییر شکل و عملیات حرارتی می توان طیف وسیعی از خصوصیات را در فولادها و آلیاژهای آلومینیوم به دست آورد. به طور سنتی، این کار به صورت تجربی انجام می شده است، اما اکنون فرصت توسعه ی مدل های کامپیوتری بر اساس ریزساختار برای فرایندهای پیچیده ی صنعتی وجود دارد.

این کار شامل انواع ساختارهای مدل از کامپوزیت های زمینه فلزی دوبُعدی گرفته تا سیستم هایی است که تغییر شکل همزمان فاز ثانویه امکان پذیر است. یک رویکرد تجربی که با محاسبات روش المان محدود مرتبط است برای توسعه ی درک اساسی از برهمکنش دو فاز استفاده می شود. در بعضی موارد، مسئله ی اندازه ی فاز ثانویه از اهمیت اساسی برخوردار می شود که در این صورت باید مکانیک نابجایی در آنالیز گنجانده شود.

مدل های فرایندی با قابلیت پیش بینی برای نورد گرم، تابکاری و جوشکاری در حال کسب توجه روزافزون با هدف توسعه و بهینه سازی روش های فراوری برای فولادهای جدید پیشرفته با استحکام بالا (به عنوان مثال فولادهای دوفازی) هستند. برای مدلسازی فرایند تولید، گسترش مدل هایی که توصیف دقیقی از تکامل ریزساختار در طول فراوری صنعتی را فراهم می کنند، بسیار مهم است. فعالیت های فعلی به ترتیب بر مطالعات مربوط به استحاله های فازی در فولاد در ادامه ی فرایند نورد گرم، فرایند گالوانیزه کردن و منطقه ی تحت تأثیر حرارت جوش تأکید دارند. علاوه بر  این، کار متالورژی فیزیکی شامل بررسی سینتیک تشکیل رسوب، تبلور مجدد و رشد دانه است.