冶金研究部由宋應星兼任部長，進行鉛、鋅、錫、銅、鎳、鉻、錳、鋁、鈉、銻等常用金屬以及不鏽鋼、高錳鋼、鋁合金、磁鐵、工具鋼等合金的研究。
鉛、鋅、錫、銅、鎳是明代已經普及使用的金屬。
鉛具有熔點低、耐蝕性高、塑性好等優點，常被加工成板材和管材，廣泛用於化工、電纜、蓄電池等方面。
鋅具有耐腐蝕性、機械效能和導電性等特性，廣泛應用於鋼鐵、冶金、機械、電氣、電池、化工、輕工、軍事和醫藥等領域。
錫是一種低熔點過渡金屬，被稱為“工業味精”，廣泛應用於電子、電器、化工、冶金、建材、機械、食品包裝等行業。
西漢時期，中國人已經將鋅溶解到銅中冶煉製取合金黃銅，將鎳溶解到銅中冶煉製取合金白銅。
明代以後，隨著鋅冶煉技術的成熟，黃銅鑄幣成為主流，黃銅製品工藝精良。黃銅具有優良的鑄造效能、耐腐蝕性和美觀的金色光澤，被廣泛應用於製造工具、器皿以及貨幣等。
金屬鎳在鐵合金和不鏽鋼的製造中扮演著重要的角色。在鋼裡融入鉻、鎳以及其他一些金屬可製成合金不鏽鋼。
不生鏽的特性主要來源於合金中鉻的成分，鉻在合金的表面形成了一層堅牢的、具有自我修復能力的氧化鉻薄膜。
鉻是一種藍灰色、非常耀眼光澤的堅硬金屬。鉻以鉻鐵礦的形式存在。鉻主要用於不鏽鋼、電鍍和金屬陶瓷等。1797年，沃克蘭發現了氧化鉻。
鉻鐵礦在熔融的鹼中用空氣氧化，可以生成鉻酸鈉。鉻酸鈉用水萃取、沉澱，並用石墨還原，可以得到氧化鉻。用鋁或矽還原氧化鉻，可以得到金屬鉻。
錳的利用歷史十分悠久，中國古代對錳的使用可以追溯到仰韶文化時期,當時的人們使用軟錳礦作為陶器著色顏料。戰國時期的鐵箭，也發現了錳的身影。
雖然軟錳礦很早就被人們所利用，但直到1774年，才由瑞典科學家甘恩從軟錳礦中還原出了金屬錳。
經過各國冶金學家幾十年不懈努力，1875年以後，歐洲各國開始用高爐生產錳鐵。1890年用電爐生產錳鐵，1898年用鋁熱法生產金屬錳，1939年開始用電解法生產金屬錳。
錳主要用於鋼鐵工業，製造錳鐵合金，以提高鋼的強度、硬度、彈性極限、耐磨性和耐腐蝕性等。加入13以上的錳，製成的高錳鋼既堅硬又富有韌性。
高錳鋼因其高硬度、耐磨性和抗壓性，廣泛應用於採石、採礦、採煤、挖掘、建築、鑄造、鋼鐵、交通等行業，製造機械零件、機械裝置等。軍事上可製造鋼盔、裝甲等。
鋁為銀白色輕金屬，是地殼中含量最豐富的金屬元素。
人類很早就已經使用含鋁化合物的黏土製成陶器。但是由於鋁化合物的氧化性很弱，鋁不易從其化合物中被還原出來，因而遲遲不能分離出金屬鋁。
1746年，德國人波特從明礬中製得氧化鋁。1854年，法國人德維爾用鈉作為還原劑生產出金屬鋁。在以後的一段時期裡，鋁是帝王貴族們享用的珍寶，當時鋁的價格接近黃金。
1886年，將氧化鋁溶解在冰晶石中電解的方法發明，奠定了世界電解鋁的工業方法。鋁得以大規模生產，鋁的價格發生了成千倍的跌落。21世紀，鋁及鋁合金因經濟適用，成為人類應用的僅次於鋼材的第二大金屬。
以鋁為基新增錳、銅、鋅、鎂、矽等金屬冶煉的合金稱為鋁合金。鋁合金具有較高的強度、良好的鑄造效能、導電導熱效能、耐蝕性和可焊性，廣泛應用於建築、航空、汽車、機電、輸電、輕化和日用品中。
鋁鍋是一種輕便、耐用、加熱快、導熱均勻、不生鏽的鍋。20世紀在廣大農村流