Alla fine di questa lezione, dovresti essere in grado di:
Il processo per l'estrazione dei metalli nella loro forma naturale è chiamato metallurgia. I composti di metalli che si trovano mescolati con terra, sabbia, calcare e rocce sono chiamati minerali. L'estrazione di metalli dai minerali per scopi commerciali è economica e richiede uno sforzo minimo. Questi minerali sono chiamati minerali. Una sostanza viene aggiunta alla carica nel forno allo scopo di rimuovere le impurità. Questa sostanza è chiamata flusso. La metallurgia comporta il processo di purificazione dei metalli e la formazione di leghe.
La metallurgia studia anche il comportamento chimico e fisico degli elementi metallici, dei composti intermetallici e delle loro miscele chiamate leghe . La metallurgia è diversa dalla lavorazione dei metalli. La lavorazione dei metalli dipende dalla metallurgia. Una persona che pratica la metallurgia è chiamata metallurgista .
La metallurgia può essere ampiamente raggruppata in metallurgia fisica e metallurgia chimica. La metallurgia fisica riguarda le proprietà fisiche, le prestazioni fisiche e le proprietà meccaniche dei metalli. La metallurgia chimica si concentra sull'ossidazione e la riduzione dei metalli e sulle loro prestazioni chimiche.
Storicamente, la metallurgia si è concentrata principalmente sulla produzione di metalli. La produzione di metalli inizia con la lavorazione del minerale per estrarre il metallo. Ciò include la miscelazione di metalli per produrre leghe. Le leghe metalliche sono costituite principalmente da una miscela di due o più elementi metallici. Lo studio della produzione di metalli è classificato in metallurgia ferrosa e metallurgia non ferrosa.
La metallurgia ferrosa coinvolge leghe e processi basati sul ferro. La metallurgia non ferrosa coinvolge leghe e processi basati su altri metalli oltre al ferro.
I processi metallurgici tradizionali includono la produzione di metalli, l'analisi dei guasti, il trattamento termico e l'unione di metalli come saldatura, brasatura e saldatura. Le aree emergenti nel campo della metallurgia includono la nanotecnologia, i materiali biomedici, i materiali elettronici come i semiconduttori e l'ingegneria delle superfici.
Il processo di estrazione dei metalli dai loro minerali e di raffinazione per l'uso è la metallurgia. Di seguito sono riportati i diversi passaggi nei processi metallurgici o nell'estrazione del metallo.
Frantumazione e macinazione . Questo è il primo processo in metallurgia. Implica la frantumazione dei minerali in una polvere fine in un mulino a barre o in un frantoio. Questo processo è chiamato polverizzazione.
La concentrazione di minerali . Questo è il processo di rimozione delle impurità da un minerale. È anche chiamato condimento del minerale. Di seguito sono riportati vari metodi di concentrazione dei minerali.
Di seguito è riportata un'illustrazione del processo di estrazione del rame.
Estrazione di metalli . La metallurgia estrattiva comporta la rimozione di metalli preziosi dai minerali e la loro raffinazione in una forma più pura. Per convertire un solfuro di metallo o un ossido di metallo in un metallo puro, è necessario ridurre il minerale chimicamente, fisicamente o elettroliticamente.
Raffinazione e purificazione dei metalli impuri . Metalli come alluminio, rame e ferro si trovano in natura in stati combinati. Possono essere sotto forma di carbonati, solfuri o ossidi. I metalli estratti dai loro minerali non sono sempre nella loro forma pura. Contengono impurità che devono essere rimosse. Lo scopo di questo processo è garantire che il metallo prodotto sia nella sua forma più pura. Il processo di purificazione dei metalli estratti si chiama raffinazione. Esistono diversi metodi per raffinare i metalli. Il metodo utilizzato dipende dalle impurità presenti e dalla loro differenza di proprietà con il metallo da raffinare.
Altri campi relativi alla metallurgia includono:
I metalli comuni utilizzati nell'ingegneria includono ferro, rame, magnesio, zinco, nichel, titanio, silicio e alluminio. Questi metalli sono utilizzati principalmente come leghe ad eccezione del silicio. Il sistema di leghe ferro-carbonio è oggi molto comune. Include ghisa e acciaio. Gli acciai al carbonio semplici hanno il carbonio come unico elemento legante. Sono utilizzati in applicazioni ad alta resistenza ea basso costo in cui né la corrosione né il peso rappresentano un problema importante.
L'acciaio inossidabile come le leghe di nichel, l'acciaio zincato, le leghe di titanio o talvolta le leghe di rame viene applicato dove è richiesta resistenza alla corrosione.
Le leghe di magnesio e le leghe di alluminio sono utilizzate principalmente dove sono richieste parti robuste e leggere come nell'ingegneria aerospaziale e automobilistica.
Le leghe di rame-nichel come il Monel vengono applicate in ambienti altamente corrosivi e per applicazioni non magnetiche.
Le superleghe a base di nichel come l'Inconel vengono utilizzate in applicazioni ad alta temperatura come turbocompressori, recipienti a pressione, scambiatori di calore e turbine a gas.
I metalli vengono modellati attraverso processi come:
I processi di lavorazione a freddo si riferiscono all'alterazione della forma di un prodotto mediante fabbricazione, laminazione o altri processi, con il prodotto ancora freddo. Questo aiuta ad aumentare la sua forza, un processo chiamato incrudimento .
I metalli possono essere trattati termicamente per modificare le proprietà di duttilità, forza, tenacità, resistenza alla corrosione e durezza. I processi più comuni di trattamento termico includono rinvenimento, tempra e ricottura.
Lo abbiamo imparato;
