Aan het einde van deze les zou je in staat moeten zijn om:
Het proces voor de extractie van metalen in hun natuurlijke vorm wordt metallurgie genoemd. De verbindingen van metalen die worden gevonden gemengd met aarde, zand, kalksteen en rotsen worden mineralen genoemd. De winning van metalen uit mineralen voor commerciële doeleinden is goedkoop en vereist minimale inspanning. Deze mineralen worden ertsen genoemd. Aan de lading in de oven wordt een stof toegevoegd om onzuiverheden te verwijderen. Deze stof wordt flux genoemd. Metallurgie omvat het zuiveringsproces van metalen en de vorming van legeringen.
Metallurgie bestudeert ook het chemische en fysische gedrag van metallische elementen, intermetallische verbindingen, evenals hun mengsels die legeringen worden genoemd. Metallurgie is iets anders dan metaalbewerking. Metaalbewerking is afhankelijk van metallurgie. Iemand die metallurgie beoefent, wordt een metallurg genoemd.
Metallurgie kan grofweg worden gegroepeerd in fysische metallurgie en chemische metallurgie. Fysische metallurgie houdt zich bezig met de fysieke eigenschappen, fysieke prestaties en mechanische eigenschappen van metalen. Chemische metallurgie richt zich op de oxidatie en reductie van metalen en hun chemische prestaties.
Historisch gezien heeft de metallurgie zich vooral gericht op de metaalproductie. De productie van metalen begint met ertsverwerking om het metaal te winnen. Dit omvat het mengen van metalen om legeringen te produceren. Metaallegeringen bestaan voornamelijk uit een mengsel van twee of meer metaalelementen. De studie van de productie van metalen wordt ingedeeld in ferrometallurgie en non-ferrometallurgie.
IJzermetallurgie omvat legeringen en processen op basis van ijzer. Non-ferrometallurgie omvat legeringen en processen die zijn gebaseerd op andere metalen dan ijzer.
Traditionele metallurgische processen omvatten metaalproductie, storingsanalyse, warmtebehandeling en het verbinden van metalen zoals solderen, hardsolderen en lassen. Opkomende gebieden op het gebied van metallurgie zijn onder meer nanotechnologie, biomedische materialen, elektronische materialen zoals halfgeleiders en oppervlaktetechniek.
Het proces van het extraheren van metalen uit hun ertsen en het raffineren ervan voor gebruik is metallurgie. Hieronder volgen de verschillende stappen in metallurgische processen of metaalextractie.
Verpletteren en malen . Dit is het eerste proces in de metallurgie. Het gaat om het vermalen van ertsen tot een fijn poeder in een staafmolen of breker. Dit proces wordt verpulvering genoemd.
De concentratie van ertsen . Dit is het proces waarbij onzuiverheden uit een erts worden verwijderd. Het wordt ook wel ertsdressing genoemd. Hieronder staan verschillende methoden voor het concentreren van ertsen.
Hieronder ziet u een illustratie van het extractieproces van koper.
Winning van metalen . Extractieve metallurgie omvat het verwijderen van waardevolle metalen uit ertsen en deze vervolgens raffineren tot een zuiverdere vorm. Om een metaalsulfide of metaaloxide om te zetten in een puur metaal, moet u het erts chemisch, fysisch of elektrolytisch reduceren.
Raffinage en zuivering van onzuivere metalen . Metalen zoals aluminium, koper en ijzer komen in de natuur in gecombineerde toestanden voor. Ze kunnen de vorm hebben van carbonaten, sulfiden of oxiden. Metalen die uit hun ertsen worden gewonnen, zijn niet altijd in hun zuivere vorm. Ze bevatten onzuiverheden die verwijderd moeten worden. Het doel van dit proces is ervoor te zorgen dat het geproduceerde metaal in zijn puurste vorm is. Het proces van het zuiveren van geëxtraheerde metalen wordt raffinage genoemd. Er zijn verschillende methoden om metalen te verfijnen. De gebruikte methode hangt af van de aanwezige onzuiverheden en hun verschil in eigenschappen met het metaal dat wordt verfijnd.
Andere velden die verband houden met metallurgie zijn onder meer:
Gewone metalen die in de techniek worden gebruikt, zijn onder meer ijzer, koper, magnesium, zink, nikkel, titanium, silicium en aluminium. Deze metalen worden voornamelijk gebruikt als legeringen met uitzondering van silicium. Het ijzer-koolstoflegeringssysteem is tegenwoordig heel gebruikelijk. Het omvat gietijzer en staal. Gewoon koolstofstaal heeft koolstof als het enige legeringselement. Ze worden gebruikt in zeer sterke, goedkope toepassingen waar noch corrosie noch gewicht een groot probleem is.
Roestvast staal zoals nikkellegeringen, gegalvaniseerd staal, titaniumlegeringen of soms koperlegeringen wordt toegepast waar weerstand tegen corrosie vereist is.
Magnesiumlegeringen en aluminiumlegeringen worden voornamelijk gebruikt waar sterke en lichtgewicht onderdelen vereist zijn, zoals in de lucht- en ruimtevaart en autotechniek.
Koper-nikkellegeringen zoals Monel worden zowel in zeer corrosieve omgevingen als voor niet-magnetische toepassingen toegepast.
Op nikkel gebaseerde superlegeringen zoals Inconel worden toegepast in toepassingen bij hoge temperaturen zoals turboladers, drukvaten, warmtewisselaars en gasturbines.
Metalen worden gevormd door processen zoals:
Koude werkprocessen verwijzen naar het veranderen van de vorm van een product door fabricage, walsen of andere processen, terwijl het product nog koud is. Dit helpt de kracht te vergroten, een proces dat werkverharding wordt genoemd.
Metalen kunnen een warmtebehandeling ondergaan om de eigenschappen van ductiliteit, sterkte, taaiheid, weerstand tegen corrosie en hardheid te veranderen. De meest gebruikelijke processen van warmtebehandeling zijn ontlaten, afschrikken en gloeien.
Dat hebben we geleerd;
