เมื่อจบบทเรียนนี้ คุณควรจะสามารถ:
กระบวนการสกัดโลหะในรูปแบบธรรมชาติเรียกว่าโลหะวิทยา สารประกอบของโลหะที่พบปะปนอยู่กับดิน ทราย หินปูน และหิน เรียกว่า แร่ การสกัดโลหะออกจากแร่เพื่อวัตถุประสงค์ทางการค้ามีราคาถูกและต้องใช้ความพยายามน้อยที่สุด แร่เหล่านี้เรียกว่าแร่ มีการเติมสารลงในประจุในเตาเผาเพื่อจุดประสงค์ในการขจัดสิ่งเจือปน สารนี้เรียกว่าฟลักซ์ โลหะวิทยาเกี่ยวข้องกับกระบวนการทำให้โลหะบริสุทธิ์เช่นเดียวกับการก่อตัวของโลหะผสม
โลหวิทยายังศึกษาพฤติกรรมทางเคมีและกายภาพของธาตุโลหะ สารประกอบระหว่างโลหะ ตลอดจนสารผสมที่เรียกว่า โลหะผสม โลหะวิทยาแตกต่างจากโลหะ งานโลหะขึ้นอยู่กับโลหะวิทยา บุคคลที่ประกอบวิชาชีพเกี่ยวกับโลหะวิทยาเรียกว่า นักโลหะวิทยา
โลหะวิทยาสามารถแบ่งออกได้เป็นกว้าง ๆ เป็นโลหะวิทยาทางกายภาพและโลหะวิทยาเคมี โลหะวิทยาทางกายภาพเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางกายภาพ ประสิทธิภาพทางกายภาพ และคุณสมบัติทางกลของโลหะ เคมีโลหวิทยามุ่งเน้นไปที่การเกิดออกซิเดชันและการรีดักชันของโลหะ และประสิทธิภาพทางเคมีของโลหะ
ในอดีต โลหวิทยาเน้นไปที่การผลิตโลหะเป็นหลัก การผลิตโลหะเริ่มต้นด้วยการแปรรูปแร่เพื่อสกัดโลหะ ซึ่งรวมถึงการผสมโลหะเพื่อผลิตโลหะผสม โลหะผสมส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนผสมของโลหะสองชนิดหรือมากกว่า การศึกษาการผลิตโลหะแบ่งออกเป็นโลหะวิทยาที่เป็นเหล็กและโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก
โลหะผสมเหล็กเกี่ยวข้องกับโลหะผสมและกระบวนการที่มีพื้นฐานจากเหล็ก โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็กเกี่ยวข้องกับโลหะผสมและกระบวนการที่ขึ้นอยู่กับโลหะอื่น ๆ นอกเหนือจากเหล็ก
กระบวนการทางโลหะวิทยาแบบดั้งเดิมรวมถึงการผลิตโลหะ การวิเคราะห์ความล้มเหลว การรักษาความร้อน และการเชื่อมโลหะ เช่น การบัดกรี การประสาน และการเชื่อม สาขาที่เกิดขึ้นใหม่ในสาขาโลหะวิทยา ได้แก่ นาโนเทคโนโลยี วัสดุชีวการแพทย์ วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ เช่น เซมิคอนดักเตอร์ ตลอดจนวิศวกรรมพื้นผิว
กระบวนการแยกโลหะออกจากแร่และกลั่นให้บริสุทธิ์เพื่อการใช้งานคือโลหกรรม ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนต่างๆ ในกระบวนการทางโลหะวิทยาหรือการสกัดโลหะ
บดและบด นี่เป็นกระบวนการแรกในโลหะวิทยา มันเกี่ยวข้องกับการบดแร่ให้เป็นผงละเอียดในโรงสีบาร์หรือเครื่องบด กระบวนการนี้เรียกว่าการบด
ความเข้มข้นของแร่ นี่คือกระบวนการกำจัดสิ่งเจือปนออกจากแร่ เรียกอีกอย่างว่า การแต่งแร่ ด้านล่างนี้เป็นวิธีการต่างๆ ในการทำให้แร่เข้มข้น
ด้านล่างนี้คือภาพประกอบของกระบวนการสกัดทองแดง
การสกัดโลหะ . การสกัดด้วยโลหะวิทยาเกี่ยวข้องกับการกำจัดโลหะมีค่าออกจากแร่ แล้วทำให้บริสุทธิ์ขึ้นในรูปแบบที่บริสุทธิ์ขึ้น หากต้องการเปลี่ยนซัลไฟด์ของโลหะหรือออกไซด์ของโลหะให้เป็นโลหะบริสุทธิ์ คุณต้องลดแร่ด้วยวิธีทางเคมี ร่างกาย หรือทางไฟฟ้า
การกลั่นและการทำให้บริสุทธิ์ของโลหะที่ไม่บริสุทธิ์ โลหะ เช่น อะลูมิเนียม ทองแดง และเหล็ก เกิดขึ้นในธรรมชาติในสถานะรวมกัน พวกมันสามารถอยู่ในรูปของคาร์บอเนต ซัลไฟด์ หรือออกไซด์ โลหะที่สกัดจากแร่ไม่ได้อยู่ในรูปบริสุทธิ์เสมอไป มีสิ่งเจือปนที่ต้องกำจัดออก จุดประสงค์ของกระบวนการนี้คือเพื่อให้แน่ใจว่าโลหะที่ผลิตออกมาจะอยู่ในรูปแบบที่บริสุทธิ์ที่สุด กระบวนการทำให้โลหะสกัดบริสุทธิ์เรียกว่าการกลั่น มีวิธีการกลั่นโลหะที่แตกต่างกัน วิธีการที่ใช้ขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนที่มีอยู่และความแตกต่างของคุณสมบัติกับโลหะที่กำลังกลั่น
สาขาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับโลหะวิทยา ได้แก่ :
โลหะทั่วไปที่ใช้ในงานวิศวกรรม ได้แก่ เหล็ก ทองแดง แมกนีเซียม สังกะสี นิกเกิล ไททาเนียม ซิลิกอน และอะลูมิเนียม โลหะเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้เป็นโลหะผสมยกเว้นซิลิกอน ระบบโลหะผสมเหล็กคาร์บอนเป็นเรื่องธรรมดามากในปัจจุบัน ประกอบด้วยเหล็กหล่อและเหล็กกล้า เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดามีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบเดียวในการผสม ใช้ในงานที่มีความแข็งแรงสูงและต้นทุนต่ำ ซึ่งไม่มีปัญหาเรื่องการสึกกร่อนหรือน้ำหนัก
เหล็กกล้าไร้สนิม เช่น โลหะผสมนิกเกิล เหล็กอาบสังกะสี โลหะผสมไททาเนียม หรือบางครั้งใช้โลหะผสมทองแดงเมื่อต้องการความทนทานต่อการกัดกร่อน
โลหะผสมแมกนีเซียมและโลหะผสมอลูมิเนียมส่วนใหญ่จะใช้เมื่อต้องการชิ้นส่วนที่แข็งแรงและน้ำหนักเบา เช่น ในวิศวกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์
โลหะผสมทองแดง-นิกเกิล เช่น Monel ถูกนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง เช่นเดียวกับการใช้งานที่ไม่ใช่แม่เหล็ก
ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก เช่น Inconel ถูกนำไปใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น เทอร์โบชาร์จเจอร์ ภาชนะรับความดัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และกังหันก๊าซ
โลหะขึ้นรูปด้วยกระบวนการดังนี้:
กระบวนการทำงานเย็นหมายถึงการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของผลิตภัณฑ์โดยการแปรรูป การรีด หรือกระบวนการอื่นๆ โดยที่ผลิตภัณฑ์ยังคงเย็นอยู่ สิ่งนี้ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า การชุบแข็งงาน
โลหะสามารถผ่านกรรมวิธีทางความร้อนเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของความเหนียว ความแข็งแรง ความเหนียว ความต้านทานต่อการกัดกร่อน และความแข็ง กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนที่พบมากที่สุด ได้แก่ การอบร้อน การชุบแข็ง และการอบอ่อน
เราได้เรียนรู้ว่า
