До кінця цього уроку ви повинні вміти:
Процес добування металів у природному вигляді називається металургією. Сполуки металів, які знаходяться в суміші з ґрунтом, піском, вапняком і гірськими породами, називають мінералами. Видобуток металів з корисних копалин для комерційних цілей дешевий і вимагає мінімум зусиль. Ці корисні копалини називають рудами. Речовина додається до шихти в печі з метою видалення домішок. Ця речовина називається флюсом. Металургія включає процес очищення металів, а також утворення сплавів.
Металургія також вивчає хімічну та фізичну поведінку металевих елементів, інтерметалічних сполук, а також їх сумішей, які називаються сплавами . Металургія відрізняється від металообробки. Металообробка залежить від металургії. Людина, яка займається металургією, називається металургом .
Металургію можна в цілому поділити на фізичну металургію та хімічну металургію. Фізична металургія займається фізичними властивостями, фізичними характеристиками та механічними властивостями металів. Хімічна металургія зосереджується на окисленні та відновленні металів, а також на їх хімічних властивостях.
Історично металургія була зосереджена переважно на виробництві металу. Виробництво металів починається з обробки руди для вилучення металу. Це включає змішування металів для виробництва сплавів. Металеві сплави в основному складаються із суміші двох або більше металевих елементів. Вивчення виробництва металів поділяється на чорну металургію і кольорову металургію.
Чорна металургія включає сплави та процеси на основі заліза. Кольорова металургія включає сплави та процеси на основі інших металів, крім заліза.
Традиційні металургійні процеси включають виробництво металу, аналіз несправностей, термічну обробку та з’єднання металів, наприклад паяння, паяння та зварювання. Нові галузі в галузі металургії включають нанотехнології, біомедичні матеріали, електронні матеріали, такі як напівпровідники, а також інженерію поверхні.
Процес добування металів з їхніх руд і очищення їх для використання є металургією. Нижче наведено різні етапи металургійних процесів або добування металу.
Дроблення і подрібнення . Це перший процес у металургії. Він передбачає подрібнення руди в дрібний порошок у прутковому млині або дробарці. Цей процес називається пульверизацією.
Концентрація руд . Це процес видалення домішок з руди. Його також називають збагаченням руд. Нижче представлені різні способи збагачення руд.
Нижче наведена ілюстрація процесу видобутку міді.
Добування металів . Видобувна металургія передбачає видалення цінних металів з руд і подальше їх очищення в більш чисту форму. Щоб перетворити сульфід або оксид металу в чистий метал, необхідно відновити руду хімічним, фізичним або електролітичним шляхом.
Рафінування та очищення нечистих металів . Такі метали, як алюміній, мідь і залізо, зустрічаються в природі в комбінованих станах. Вони можуть бути у формі карбонатів, сульфідів або оксидів. Метали, видобуті з їх руд, не завжди знаходяться в чистому вигляді. Вони містять домішки, які необхідно видалити. Метою цього процесу є забезпечення того, щоб вироблений метал був у найчистішому вигляді. Процес очищення видобутих металів називається рафінуванням. Існують різні способи рафінування металів. Використовуваний метод залежить від наявних домішок і їх різниці у властивостях з металом, що рафінується.
Інші галузі, пов'язані з металургією, включають:
Звичайні метали, що використовуються в техніці, включають залізо, мідь, магній, цинк, нікель, титан, кремній та алюміній. Ці метали в основному використовуються як сплави, за винятком кремнію. Система залізовуглецевого сплаву сьогодні дуже поширена. До нього входять чавуни і сталь. Звичайна вуглецева сталь містить вуглець як єдиний легуючий елемент. Вони використовуються у високоміцних і недорогих застосуваннях, де ні корозія, ні вага не є головною проблемою.
Нержавіюча сталь, така як нікелеві сплави, оцинкована сталь, титанові сплави або іноді мідні сплави, використовується там, де потрібна стійкість до корозії.
Магнієві та алюмінієві сплави в основному використовуються там, де потрібні міцні та легкі деталі, наприклад, в аерокосмічній та автомобільній техніці.
Мідно-нікелеві сплави, такі як монель, застосовуються у висококорозійних середовищах, а також для немагнітних застосувань.
Суперсплави на основі нікелю, такі як інконель, застосовуються у високотемпературних системах, таких як турбокомпресори, посудини під тиском, теплообмінники та газові турбіни.
Метали формуються за допомогою таких процесів, як:
Процеси холодної обробки стосуються зміни форми виробу шляхом виготовлення, прокатки або інших процесів, коли виріб залишається холодним. Це допомагає збільшити його міцність, цей процес називається зміцненням .
Метали можна піддавати термічній обробці з метою зміни властивостей пластичності, міцності, ударної в'язкості, стійкості до корозії та твердості. Найпоширеніші процеси термічної обробки включають відпуск, загартування та відпал.
Ми цього навчилися;
