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自然な形で金属を抽出するプロセスは、冶金と呼ばれます。土、砂、石灰岩、岩石などに混ざった金属の化合物を鉱物と呼びます。商業目的での鉱物からの金属の抽出は、安価で最小限の労力で済みます。これらの鉱物は鉱石と呼ばれます。不純物を除去する目的で、炉内の装入物に物質が追加されます。この物質はフラックスと呼ばれます。冶金学には、金属の精製プロセスと合金の形成が含まれます。
冶金学は、金属元素、金属間化合物、および合金と呼ばれるそれらの混合物の化学的および物理的挙動も研究します。冶金は金属加工とは異なります。金属加工は冶金学に依存しています。冶金学を実践する人は冶金学者と呼ばれます。
冶金は、物理冶金と化学冶金に大きく分けることができます。物理冶金学は、金属の物理的特性、物理的性能、および機械的特性に関係しています。化学冶金は、金属の酸化と還元、およびそれらの化学的性能に焦点を当てています。
歴史的に、冶金学は主に金属の生産に焦点を当ててきました。金属の生産は、金属を抽出するための鉱石処理から始まります。これには、合金を生成するための金属の混合が含まれます。金属合金は、主に 2 つ以上の金属元素のブレンドで構成されています。金属の製造に関する研究は、鉄冶金と非鉄冶金に分類されます。
鉄冶金には、鉄に基づく合金とプロセスが含まれます。非鉄冶金には、鉄以外の金属に基づく合金とプロセスが含まれます。
従来の冶金プロセスには、金属の製造、故障解析、熱処理、およびはんだ付け、ろう付け、溶接などの金属の接合が含まれます。冶金分野の新興分野には、ナノテクノロジー、生物医学材料、半導体などの電子材料、および表面工学が含まれます。
鉱石から金属を抽出し、使用するために精製するプロセスは冶金です。以下は、冶金プロセスまたは金属抽出のさまざまなステップです。
破砕と粉砕。これは冶金の最初のプロセスです。これは、バーミルまたはクラッシャーで鉱石を微粉末に粉砕することを含みます。この工程を粉砕といいます。
鉱石の濃度。鉱石から不純物を取り除く工程です。鉱石ドレッシングとも呼ばれます。以下は、鉱石のさまざまな濃縮方法です。
以下は、銅の抽出プロセスの図です。
金属の抽出。抽出冶金では、鉱石から貴重な金属を除去し、それらをより純粋な形に精製します。金属硫化物または金属酸化物を純粋な金属に変換するには、鉱石を化学的、物理的、または電解的に還元する必要があります。
不純金属の精製・精製。アルミニウム、銅、鉄などの金属は、結合した状態で自然界に存在します。それらは、炭酸塩、硫化物、または酸化物の形をとることができます。鉱石から抽出された金属は、常に純粋な形であるとは限りません。それらには、除去しなければならない不純物が含まれています。このプロセスの目的は、製造された金属が最も純粋な形であることを確認することです。抽出した金属を精製する工程を精錬といいます。金属の精錬にはさまざまな方法があります。使用される方法は、存在する不純物と、精製される金属との特性の違いによって異なります。
冶金に関連するその他の分野には、次のものがあります。
エンジニアリングで使用される一般的な金属には、鉄、銅、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、チタン、シリコン、アルミニウムなどがあります。これらの金属は、シリコンを除いて主に合金として使用されます。鉄と炭素の合金システムは、今日非常に一般的です。これには、鋳鉄と鋼が含まれます。普通の炭素鋼は、唯一の合金元素として炭素を持っています。それらは、腐食も重量も主要な懸念事項ではない、高強度で低コストのアプリケーションで使用されます。
ニッケル合金、亜鉛メッキ鋼、チタン合金、場合によっては銅合金などのステンレス鋼は、耐腐食性が必要な場合に適用されます。
マグネシウム合金とアルミニウム合金は、航空宇宙や自動車工学のように、強くて軽量な部品が必要な場合に主に使用されます。
モネルのような銅 - ニッケル合金は、非常に腐食性の高い環境や非磁性用途に適用されます。
インコネルのようなニッケルベースの超合金は、ターボチャージャー、圧力容器、熱交換器、ガスタービンなどの高温用途に適用されます。
金属は、次のようなプロセスを経て形成されます。
冷間加工プロセスとは、製品がまだ冷たい状態で、製造、圧延、またはその他のプロセスによって製品の形状を変更することを指します。これは、加工硬化と呼ばれるプロセスである強度を高めるのに役立ちます。
延性、強度、靭性、耐腐食性、および硬度の特性を変更するために、金属を熱処理することができます。熱処理の最も一般的なプロセスには、焼き戻し、焼き入れ、焼きなましがあります。
私たちはそれを学びました。
