Métallurgie
La métallurgie est un domaine de la science des matériaux qui étudie le physique et le comportement chimique des éléments métalliques , de leurs composés intermétalliques , et de leurs composés, qui s'appellent les alliages il est également la technologie des métaux : la manière dont la science est appliquée à leur utilisation pratique. La métallurgie est utilisée généralement dans le métier du métallurgique.
Histoire
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l'âge de fer
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précolombien de Mesoamerica Le métal enregistré le plus tôt utilisé par des humains semble être l'or qui peut être trouvé librement ou " ; native" ;. Un peu d'or normal ont été trouvés en cavernes espagnoles utilisées au cours de la période paléolithique du en retard , le C.000 AVANT JÉSUS CHRIST.
Le argenté, le de cuivre, l'étain et le fer météorique peuvent également être indigène trouvé, permettant une quantité limitée métallurgique dans les cultures tôt. Les armes égyptiennes faites à partir du fer météorique dans environ 3000 étaient AVANT JÉSUS CHRIST fortement estimées comme " ; Poignards de Heaven" ;. Cependant, par l'étude pour obtenir le cuivre et le étamer par la chauffage des roches et combinant le l'étain de cuivre de et de pour faire un allier le bronze appelé par , la technologie de la métallurgie a commencé environ 3500 AVANT JÉSUS CHRIST par l'âge du bronze .
L'extraction du fer de son minerai dans un métal réalisable est beaucoup plus difficile. Elle semble avoir été inventée par les Hittites dans environ 1200 AVANT JÉSUS CHRIST, commençant l'âge de fer . Le secret du fer de extraction et fonctionnant était un facteur clé dans le succès des philistins
Des développements historiques en métallurgie ferreuse peuvent être trouvés dans une large variété de cultures et de civilisations passées. Ceci inclut les royaumes et les empires antiques et médiévaux du Moyen-Orient et proche l'Orient , antique Egypte et Anatolie ( Turquie ), Carthage , les Grecs et les Romains du antique l'Europe , l'Europe médiévale, antique et médiéval Chine , antique et médiéval Inde , antique et médiéval Japon , etc. D'intérêt de noter est que beaucoup d'applications, de pratiques, et de dispositifs se sont associés ou ont impliqué en métallurgie ont été établis la première fois en Chine antique longtemps avant des Européens ont maîtrisé ces métiers (tels que l'innovation du fourneau , de fer de fonte , d'acier , hydraulique - marteaux de voyage actionnés etc.
Un livre de XVIème siècle par le Georg Agricola appelé le De au sujet du metallica décrit les processus fortement développés et complexes de l'extraction en métal et la métallurgie du temps. Agricola a été décrit comme " ; père de metallurgy" ;
Métallurgie extractive
La métallurgie extractive est la pratique d'enlever les métaux valables d'un minerai et de raffiner les métaux crus extraits dans une forme plus pure. Afin de convertir un oxyde en métal ou le sulfure en métal plus pur, le minerai doit être par réduit physiquement, chimiquement , ou électrolytiquement .Les métallurgistes extractifs sont intéressés par trois jets primaires : alimenter, concentrer (oxyde de métal/sulfure valables), et les produits de queue (perte) de . Après le mien, les grands morceaux de l'alimentation de minerai sont cassés par l'écrasement et/ou le meulage afin d'obtenir des particules assez petites où chaque particule est la plupart du temps objet de valeur ou la plupart du temps perte. La concentration des particules d'une valeur dans une séparation de soutien de forme permet au métal désiré d'être enlevé des déchets.
L'exploitation peut ne pas être nécessaire si le corps de minerai et l'environnement physique favorisent le lixiviant . La lixiviation dissout des minerais dans un corps et des résultats de minerai dans une solution enrichie. La solution est rassemblée et traitée pour extraire les métaux valables.
Les corps de minerai contiennent souvent plus d'un métal valable. Des produits de queue d'un processus précédent peuvent être employés comme alimentation dedans un autre processus pour extraire un produit secondaire à partir de l'Oregon original. En plus, un concentré peut contenir plus d'un métal valable. Ce concentré serait alors traité pour séparer les métaux valables dans différents constituants.
Systèmes communs importants d'alliage
Les métaux communs de technologie incluent l'aluminium , le chrome , le de cuivre, le fer , le magnésium , le nickel , le titane et le zinc . Ce sont les plus employés souvent comme alliages. Beaucoup d'effort a été placé sur comprendre le système d'alliage de fer-carbone, qui inclut les aciers et les aciers au carbone plats des fontes sont employés en coût bas, des applications de haute résistance où la corrosion de poids et de ne sont pas un problème. Les fontes, y compris le fer malléable sont également une partie du système de fer-carbone.
L'acier inoxydable ou l'acier galvanisé par sont employés où la résistance à la corrosion est importante. Des alliages d'aluminium et les alliages de magnésium sont employés pour des applications où la force et la légèreté sont exigées.
des alliages de Cupro-nickel tels que le Monel sont employés dans les environnements fortement corrosifs et pour des applications non magnétiques. les superalliages Nickel-basés comme le Inconel sont employés dans des applications à hautes températures telles que des turbocompresseurs, des récipients à pression, et des échangeurs de chaleur. Pour extrêmement des températures, des alliages de monocristal sont employés pour réduire au minimum le fluage.
Productique de production des métaux
Dans la productique de production , la métallurgie est concernée par la production des composants métalliques pour l'usage dans des produits de la technologie du consommateur ou de . Ceci implique la production des alliages, la formation, le traitement thermique et le traitement extérieur du produit. La tâche du métallurgiste est de réaliser l'équilibre entre les propriétés matérielles telles que le coût, le poids , la force , la dureté , la dureté , la corrosion et la résistance de la fatigue , et l'exécution dans des extrémités de la température . Pour atteindre ce but, l'environnement de fonctionnement doit être soigneusement considéré comme. Dans un environnement d'eau de mer, les métaux ferreux et quelques alliages d'aluminium corrodent rapidement. Les métaux exposés aux états cryogéniques de froid ou peuvent supporter un malléable à la transition fragile et perdre leur dureté, devenant une fissuration plus fragile et plus encline. Les métaux sous le chargement cyclique continuel peuvent souffrir de la fatigue en métal. Les métaux sous l'effort constant aux températures elevated mettent en boîte le fluage .
Processus fonctionnants en métal
Des métaux sont formés par des processus tels que le bâti , la pièce forgéee , écoulement de de de formant , le roulement , l'extrusion , de de agglomérant , le métallurgique, usinant et fabrication . Avec le bâti, le métal fondu est versé dans un moule shaped . Avec la pièce forgéee, une billette d'un rouge ardent est martelée dans la forme. Avec le roulement, une billette est passée par des rouleaux successivement plus étroits pour créer une feuille. Avec l'extrusion, un métal chaud et malléable est forcé sous pression par un meurent , qui le forme avant qu'il se refroidisse. Avec l'agglomération, un le métal métallique en poudre est comprimé dans une matrice à température élevée. Avec l'usinage, le tourne , les fraiseuses et les exercices coupent le métal froid pour former. Avec la fabrication, des feuilles de métal sont coupées avec les guillotines ou les coupeurs de gaz de et pliées dans la forme." ; Quot du travail à froid ; les processus, où la forme du produit est changée par le roulement, la fabrication ou d'autres processus tandis que le produit est froid, peuvent augmenter la force du produit par un durcissement de travail appelé de processus . Le durcissement de travail crée les défauts microscopiques dans le métal, qui résistent d'autres à changements de forme.
Les diverses formes du bâti existent dans l'industrie et le milieu universitaire. Celles-ci incluent le moulage au sable , le moulage de précision (également appelé « le processus de cire perdu par "), le moulage mécanique sous pression et la coulée continue .
Jointure
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la soudure La soudure est une technique pour joindre des composants en métal en fondant la matière première. Un matériau de remplissage de composition semblable peut également être fondu dans le joint.
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Le soudant est une technique pour joindre des métaux à une température au-dessous de leur point de fusion. Un remplisseur avec un point de fusion au-dessous de cela du métal non précieux est employé, et est dessiné dans le joint par l'action capillaire. La soudure a comme conséquence un lien mécanique et métallurgique entre les morceaux de travail.
voient également : soudant le
Le soudant est une méthode de joindre des métaux au-dessous de leurs points de fusion using un métal de remplissage. La soudure a comme conséquence un joint mécanique et se produit à de plus basses températures que soudant.
Traitement thermique
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du traitement thermique Les métaux peuvent être le soumis à un traitement thermique pour changer les propriétés de la force, de la ductilité, de la dureté, de la dureté ou de la résistance à la corrosion. Les procédés communs de traitement thermique incluent le recuit , la précipitation de renforçant , le éteignant , et le gâchant . Le procédé du recuit ramollit le métal en permettant le rétablissement du travail et de la croissance des grains à froid. Le éteignant peut être employé pour durcir les aciers alliés, ou en alliages durcissables de précipitation, pour emprisonner les atomes dissous de corps dissous en solution. Le gâchant fera précipiter les éléments d'alliage dissous, ou dans le cas des aciers éteints, améliorent la résistance aux chocs et les propriétés malléables.
Traitement extérieur
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l'électrodéposition Le plaquant est une technique commune de surface-traitement. Il implique de coller une couche mince d'un autre métal tel que l'or , le argenté, le chrome ou le zinc sur la surface du produit. Il est employé pour réduire la corrosion aussi bien que pour améliorer l'aspect esthétique du produit.
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thermique du jet Les techniques de pulvérisation thermiques sont une autre option populaire de finissage, et ont souvent de meilleures propriétés à hautes températures que les enduits plaqués.
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du durcissement par trempe Le durcissement par trempe est un processus dans lequel un élément d'alliage, le plus généralement carbone ou azote, répand dans la surface d'un métal monolithique. La solution pleine interstitielle en résultant est plus dure que la matière première, qui améliore la résistance à l'usure sans sacrifier la dureté.
Technologie électrique et électronique
La métallurgie est également appliquée aux matériaux électriques et électroniques où des métaux tels que l'aluminium , le de cuivre, l'étain et l'or sont employés dans les lignes électriques, les fils, les cartes électronique et des circuits intégrés
Techniques métallurgiques
Les métallurgistes étudient les propriétés microscopiques et macroscopiques using la métallographie , une technique de inventée par le Henry Clifton Sorby . En métallographie, un alliage d'intérêt est appartement rectifié et poli à une finition de miroir. L'échantillon peut alors être gravé à l'eau-forte pour indiquer la microstructure et la macrostructure du métal. Un métallurgiste peut alors examiner l'échantillon avec un microscope électronique optique ou de et se renseigner beaucoup sur la composition, les propriétés mécaniques, et le traitement de l'échantillon de l'histoire.
La cristallographie , souvent using la diffraction du radiographie ou les électrons est un autre outil valable disponible au métallurgiste moderne. La cristallographie permettent l'identification des matériaux inconnus et indiquent la structure cristalline de l'échantillon. La cristallographie quantitative peut être employée pour calculer la quantité de phases actuelles aussi bien que le degré de contrainte auquel un échantillon a été soumis.
Les propriétés physiques des métaux peuvent être mesurées par l'essai mécanique . Les essais typiques incluent la force de tension , la résistance à la pression, la dureté, la dureté d'impact, la fatigue et la vie de fluage.
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