Bu dersin sonunda, şunları yapabilmelisiniz:
Metallerin doğal hallerinde çıkarılması işlemine metalurji denir. Metallerin toprak, kum, kalker ve kayalarla karışık halde bulunan bileşiklerine mineral denir. Ticari amaçlarla minerallerden metallerin çıkarılması ucuzdur ve minimum çaba gerektirir. Bu minerallere cevher denir. Safsızlıkları gidermek amacıyla fırındaki şarja bir madde eklenir. Bu maddeye akı denir. Metalurji, alaşımların oluşumunun yanı sıra metallerin saflaştırılması sürecini de içerir.
Metalurji ayrıca metalik elementlerin, metaller arası bileşiklerin ve bunların alaşım adı verilen karışımlarının kimyasal ve fiziksel davranışlarını da inceler. Metalurji, metal işlemeden farklıdır. Metal işleme, metalürjiye bağlıdır. Metalurji ile uğraşan kişiye metalürjist denir.
Metalurji genel olarak fiziksel metalurji ve kimyasal metalurji olarak gruplandırılabilir. Fiziksel metalurji, metallerin fiziksel özellikleri, fiziksel performansı ve mekanik özellikleri ile ilgilidir. Kimyasal metalurji, metallerin oksidasyonu ve indirgenmesi ile bunların kimyasal performanslarına odaklanır.
Tarihsel olarak, metalurji esas olarak metal üretimine odaklanmıştır. Metal üretimi, metali çıkarmak için cevher işleme ile başlar. Bu, alaşımları üretmek için metallerin karıştırılmasını içerir. Metal alaşımları esas olarak iki veya daha fazla metalik elementin karışımından oluşur. Metal üretimi ile ilgili çalışma, demirli metalurji ve demir dışı metalurji olarak sınıflandırılır.
Demir metalurjisi, demir bazlı alaşımları ve işlemleri içerir. Demir dışı metalurji, demir dışındaki diğer metallere dayanan alaşımları ve işlemleri içerir.
Geleneksel metalürjik süreçler arasında metal üretimi, arıza analizi, ısıl işlem ve lehimleme, lehimleme ve kaynaklama gibi metallerin birleştirilmesi yer alır. Metalurji alanında gelişen alanlar arasında nanoteknoloji, biyomedikal malzemeler, yarı iletkenler gibi elektronik malzemeler ve yüzey mühendisliği yer alır.
Metalleri cevherlerinden çıkarma ve kullanım için rafine etme işlemi metalurjidir. Aşağıdakiler, metalurjik işlemlerde veya metal ekstraksiyonundaki farklı adımlardır.
Kırma ve öğütme . Bu metalürjideki ilk süreçtir. Cevherlerin bir çubuk değirmende veya kırıcıda ince bir toz haline getirilmesini içerir. Bu işleme pulverizasyon denir.
Cevher konsantrasyonu . Bu, bir cevherden safsızlıkları giderme işlemidir. Ayrıca cevher hazırlama denir. Aşağıda, cevherlerin çeşitli konsantrasyon yöntemleri bulunmaktadır.
Aşağıda bakır çıkarma işleminin bir örneği verilmiştir.
Metallerin çıkarılması . Ekstraktif metalurji, değerli metallerin cevherlerden çıkarılmasını ve daha sonra daha saf bir forma dönüştürülmesini içerir. Bir metal sülfiti veya metal oksidi saf bir metale dönüştürmeniz için cevheri kimyasal, fiziksel veya elektrolitik olarak indirgemeniz gerekir.
Saf olmayan metallerin rafine edilmesi ve saflaştırılması . Alüminyum, bakır ve demir gibi metaller doğada birleşik hallerde bulunur. Karbonatlar, sülfitler veya oksitler formunda olabilirler. Cevherlerinden çıkarılan metaller her zaman saf halde değildir. Çıkarılması gereken safsızlıklar içerirler. Bu işlemin amacı üretilen metalin en saf halinde olmasını sağlamaktır. Çıkarılan metalleri saflaştırma işlemine rafine etme denir. Metalleri saflaştırmanın farklı yöntemleri vardır. Kullanılan yöntem, mevcut safsızlıklara ve rafine edilmekte olan metal ile özelliklerindeki farklılıklara bağlıdır.
Metalurji ile ilgili diğer alanlar şunları içerir:
Mühendislikte kullanılan yaygın metaller arasında demir, bakır, magnezyum, çinko, nikel, titanyum, silikon ve alüminyum bulunur. Bu metaller esas olarak silikon hariç alaşımlar olarak kullanılır. Demir-karbon alaşım sistemi günümüzde çok yaygındır. Dökme demir ve çelik içerir. Düz karbonlu çelikler, tek alaşım elementi olarak karbona sahiptir. Ne korozyonun ne de ağırlığın önemli bir sorun olmadığı yüksek mukavemetli, düşük maliyetli uygulamalarda kullanılırlar.
Korozyona karşı direncin gerekli olduğu yerlerde nikel alaşımları, galvanizli çelik, titanyum alaşımları veya bazen bakır alaşımları gibi paslanmaz çelikler uygulanır.
Magnezyum alaşımları ve Alüminyum alaşımları, havacılık ve uzay ve otomotiv mühendisliği gibi güçlü ve hafif parçaların gerekli olduğu yerlerde kullanılır.
Monel gibi bakır-nikel alaşımları, manyetik olmayan uygulamaların yanı sıra oldukça aşındırıcı ortamlarda uygulanır.
Inconel gibi nikel bazlı süper alaşımlar, turboşarjlar, basınçlı kaplar, ısı eşanjörleri ve gaz türbinleri gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında uygulanır.
Metaller aşağıdaki gibi işlemlerle şekillendirilir:
Soğuk işleme prosesleri, bir ürünün şeklinin, ürün hala soğukken fabrikasyon, haddeleme veya diğer proseslerle değiştirilmesini ifade eder. Bu, iş sertleştirme adı verilen bir süreç olan gücünü artırmaya yardımcı olur.
Metaller, süneklik, mukavemet, tokluk, korozyon direnci ve sertlik özelliklerini değiştirmek için ısıl işleme tabi tutulabilir. Isıl işlemin en yaygın süreçleri arasında tavlama, su verme ve tavlama yer alır.
Şunu öğrendik;
