Metallurgie ist ein Gebiet der Material-Wissenschaft, die das physische und chemische Verhalten von metallischen Elementen, ihren intermetallischen Zusammensetzungen und ihren Mischungen studiert, die Legierung genannt werden. Es ist auch die Technologie von Metallen: Der Weg, auf den Wissenschaft auf ihren praktischen Gebrauch angewandt wird. Metallurgie ist vom Handwerk der Metallbearbeitung bemerkenswert.

Etymologie und Artikulation

Das Wort war ursprünglich (1593) ein Begriff eines Alchimisten für die Förderung von Metallen von Mineralen: das Ende-urgy das Bedeuten eines Prozesses, besonders Produktions-: Es war in diesem Sinn es wurde durch die 1797-Enzyklopädie Britannica verwendet. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde es zur allgemeineren wissenschaftlichen Studie von Metallen und Legierung erweitert und hat Prozesse verbunden. Die Wurzeln werden von Altem Griechisch geliehen: , matallourgos, "Arbeiter in Metall", von , metallon, "Metall" + , ergon, "Arbeit". In Englisch ist die Artikulation die allgemeinere im Vereinigten Königreich und Commonwealth. Die Artikulation ist die allgemeinere in den USA, und ist die zuerst verzeichnete Variante in verschiedenen amerikanischen Wörterbüchern (z.B, Merriam-Webster Collegiate, amerikanisches Erbe).

Geschichte

Die ersten Beweise von menschlichen Metallurgie-Daten vom 5. und 6. Millennium v. Chr., und wurden in den archäologischen Seiten von Majdanpek, Yarmovac und Plocnik alle drei in Serbien gefunden. Bis heute wird die frühste Kupferverhüttung an der Seite von Belovode gefunden, diese Beispiele schließen eine Kupferaxt von 5500 v. Chr. das Gehören der Vinča Kultur ein. Andere Zeichen der menschlichen Metallurgie werden vom dritten Millennium v. Chr. in Plätzen wie Palmela (Portugal), Cortes de Navarra (Spanien) und Stonehenge (das Vereinigte Königreich) gefunden. Jedoch, als häufig geschieht mit der Studie der Vorgeschichte, können die äußersten Anfänge nicht klar definiert werden, und neue Entdeckungen sind dauernd und andauernd.

Silber, Kupfer, Dose und meteorisches Eisen können auch heimisch gefunden werden, einen beschränkten Betrag der Metallbearbeitung in frühen Kulturen erlaubend. Ägyptische Waffen, die von meteorischem Eisen in ungefähr 3000 v. Chr. gemacht sind, wurden als "Dolche vom Himmel" hoch geschätzt. Jedoch, indem sie gelernt worden ist, Kupfer und Dose durch die Heizung von Felsen und das Kombinieren jener zwei Metalle zu bekommen, um eine Legierung genannt Bronze zu machen, hat die Technologie der Metallurgie ungefähr 3500 v. Chr. mit der Bronzezeit begonnen.

Die Förderung von Eisen von seinem Erz in ein bearbeitungsfähiges Metall ist viel schwieriger. Es scheint, von den Hethitern ungefähr 1200 v. Chr. erfunden worden zu sein, die Eisenzeit beginnend. Das Geheimnis des Extrahierens und Arbeitseisens war ein Schlüsselfaktor im Erfolg der Philister.

Historische Entwicklungen in der Eisenmetallurgie können in einem großen Angebot an vorigen Kulturen und Zivilisationen gefunden werden. Das schließt die alten und mittelalterlichen Königreiche und Reiche des nahöstlichen und naheöstlichen, alten Irans, des alten Ägyptens, alten Nubia und Anatolia (die Türkei), Alter Nok, Carthage, die Griechen und Römer des alten Europas, des mittelalterlichen Europas, des alten und mittelalterlichen chinesischen, alten und mittelalterlichen Indiens, des alten und mittelalterlichen Japans, unter anderen ein. Viele Anwendungen, Methoden und Geräte haben vereinigt oder haben in die Metallurgie eingeschlossen wurden im alten China, wie die Neuerung des Hochofens, des Gusseisens, der hydraulisch angetriebenen Reisehämmer gegründet, und verdoppeln stellvertretendes Kolbengebläse.

Ein Buch des 16. Jahrhunderts von Georg Agricola genannt De re metallica beschreibt die hoch entwickelten und komplizierten Prozesse, Metallerze, Metallförderung und Metallurgie der Zeit abzubauen. Agricola ist als der "Vater der Metallurgie" beschrieben worden.

Förderung

Ex-Zugmetallurgie ist die Praxis, wertvolle Metalle von einem Erz zu entfernen und die herausgezogenen rohen Metalle in eine reinere Form zu raffinieren. Um ein Metalloxyd oder Sulfid zu einem reineren Metall umzuwandeln, muss das Erz physisch, chemisch, oder elektrolytisch reduziert werden.

Ex-Zugmetallurgen interessieren sich für drei primäre Ströme: Futter, konzentrieren Sie sich (wertvolles metallenes Oxyd/Sulfid), und tailings (Verschwendung). Nach dem Bergwerk werden große Stücke des Erzfutters vernichtend und/oder Schleif-durchbrochen, um Partikeln klein genug zu erhalten, wo jede Partikel entweder größtenteils wertvoll oder größtenteils überflüssig ist. Das Konzentrieren der Partikeln des Werts in einer Form-Unterstützen-Trennung ermöglicht dem gewünschten Metall, von Abfallprodukten entfernt zu werden.

Bergwerk kann nicht notwendig sein, wenn der Erzkörper und die physische Umgebung dem Durchfiltern förderlich sind. Das Durchfiltern löst Minerale in einem Erzkörper auf und läuft auf eine bereicherte Lösung hinaus. Die Lösung wird gesammelt und bearbeitet, um wertvolle Metalle herauszuziehen.

Erzkörper enthalten häufig mehr als ein wertvolles Metall. Tailings eines vorherigen Prozesses kann als ein Futter in einem anderen Prozess verwendet werden, um ein sekundäres Produkt aus dem ursprünglichen Erz herauszuziehen. Zusätzlich kann ein Konzentrat mehr als ein wertvolles Metall enthalten. Dieses Konzentrat würde dann bearbeitet, um die wertvollen Metalle in individuelle Bestandteile zu trennen.

Legierung

Allgemeine Technikmetalle schließen Aluminium, Chrom, Kupfer, Eisen, Magnesium, Nickel, Titan und Zink ein. Diese werden meistenteils als Legierung verwendet. Viel Anstrengung ist auf dem Verstehen des Eisenkohlenstoff-Legierungssystems gelegt worden, das Stahle einschließt und Eisen wirft. Einfacher Flussstahl wird in niedrigen Kosten, hohe Kraft-Anwendungen verwendet, wo Gewicht und Korrosion nicht ein Problem sind. Wurf-Eisen, einschließlich hämmerbaren Eisens sind auch ein Teil des Eisenkohlenstoff-Systems.

Rostfreier Stahl oder galvanisierter Stahl werden verwendet, wo der Widerstand gegen die Korrosion wichtig ist. Aluminiumlegierung und Magnesium-Legierung werden für Anwendungen verwendet, wo Kraft und Leichtigkeit erforderlich sind.

Kupfernickel-Legierung (wie Monel) wird in hoch zerfressenden Umgebungen und für nichtmagnetische Anwendungen verwendet. Die Nickel-basierte Superlegierung wie Inconel wird in hohen Temperaturanwendungen wie Turbolader, Druck-Behälter verwendet, und heizt Ex-Wechsler. Für äußerst hohe Temperaturen wird Monokristall-Legierung verwendet, um zu minimieren, kriechen.

Produktion

In der Produktionstechnik ist Metallurgie mit der Produktion von metallischen Bestandteilen für den Gebrauch im Verbraucher oder den Technikprodukten beschäftigt. Das schließt die Produktion der Legierung, das Formen, die Wärmebehandlung und die Oberflächenbehandlung des Produktes ein. Die Aufgabe des Metallurgen ist, Gleichgewicht zwischen materiellen Eigenschaften solcher, wie gekostet, Gewicht, Kraft, Schwierigkeit, Härte, Korrosion, Erschöpfungswiderstand und Leistung in Temperaturextremen zu erreichen. Um dieses Ziel zu erreichen, muss die Betriebsumgebung sorgfältig betrachtet werden. In einer Salzwasserumgebung korrodieren Eisenmetalle und eine Aluminiumlegierung schnell. Zu kalten oder kälteerzeugenden Bedingungen ausgestellte Metalle können einen hämmerbaren zum spröden Übergang erleiden und ihre Schwierigkeit verlieren, spröder und anfällig für das Knacken werdend. Metalle unter dem dauernden zyklischen Laden können unter Metallerschöpfung leiden. Metalle unter unveränderlicher Betonung bei Hochtemperaturen können kriechen.

Metallbearbeitungsprozesse

Metalle werden durch Prozesse gestaltet wie:

wenn man

• sich wirft - wird geschmolzenes Metall in eine geformte Form gegossen.

wenn man

• schmiedet - wird ein glühend heißes Billett in die Gestalt gehämmert.
• Fluss, der sich formt

wenn man

• rollt - wird ein Billett durch nacheinander schmalere Rollen passiert, um eine Platte zu schaffen.

• Laserverkleidung - metallisches Puder wird durch einen beweglichen Laserbalken (z.B bestiegen auf einer NC 5-Achsen-Maschine) geblasen. Die resultierende geschmolzene Metallreichweite ein Substrat, um eine schmelzen Lache zu bilden. Durch das Bewegen der Laserkopf ist es möglich, die Spuren aufzuschobern und ein 3D-Stück aufzubauen.
• Herauspressen - ein heißes und verformbares Metall wird unter dem Druck durch ein Sterben gezwungen, das es gestaltet, bevor es kühl wird.
• sintering - ein bestäubtes Metall wird in einer Nichtoxidieren-Umgebung geheizt, in ein Sterben zusammengepresst.
• Metallbearbeitung
• maschinell herstellend - schneiden Drehbänke, Fräsmaschinen und Bohrmaschinen das kalte Metall, um sich zu formen.
• Herstellung - Platten von Metall werden mit Guillotinen oder Gasschneidenden geschnitten und gebogen und in die Bauform geschweißt.

Kalte Arbeitsprozesse, wo die Gestalt des Produktes durch das Rollen, Herstellung oder andere Prozesse verändert wird, während das Produkt kalt ist, können die Kraft des Produktes durch einen Prozess genannt das Arbeitshärten vergrößern. Das Arbeitshärten schafft mikroskopische Defekte im Metall, die weiteren Änderungen der Gestalt widerstehen.

Verschiedene Formen des Gussteiles bestehen in der Industrie und Akademie. Diese schließen Sandformguss ein, Investitionsgussteil (hat auch den "verlorenen Wachs-Prozess" genannt), Spritzguss und dauerndes Gussteil.

Wärmebehandlung

Metalle können Hitze sein, die behandelt ist, um die Eigenschaften von Kraft, Dehnbarkeit, Schwierigkeit, Härte oder Widerstand gegen die Korrosion zu verändern. Allgemeine Wärmebehandlungsprozesse schließen das Ausglühen, die Niederschlag-Stärkung, das Löschen und das Mildern ein. Der Ausglühen-Prozess macht das Metall weich, indem er es geheizt wird und ihm dann erlaubt wird, sehr langsam kühl zu werden, der Betonungen im Metall loswird und die Korn-Struktur groß und weich-schneidig macht, so dass, wenn das Metall geschlagen wird oder betont hat, es sich einbeult oder sich vielleicht anstatt des Brechens biegt; es ist auch zu Sand leichter, mahlen Sie, oder schneiden Sie ausgeglühtes Metall. Das Löschen ist der Prozess, einen hohen Flussstahl sehr schnell abzukühlen, nachdem Sie es geheizt haben, so die Moleküle von Stahl in der sehr harten Martensite-Form "einfrierend", die das Metall härter macht. Es gibt ein Gleichgewicht zwischen Härte und Schwierigkeit in jedem Stahl, wo, je härter es ist, desto weniger zäh oder schlagfest es ist, und je mehr schlagfest es ist, desto weniger hart es ist. Das Mildern erleichtert Betonungen im Metall, die durch den Härteprozess verursacht wurden; das Mildern macht das Metall weniger hart, während es es besser fähig macht, Einflüsse ohne das Brechen zu stützen.

Häufig werden mechanische und thermische Behandlungen darin verbunden, was als thermomechanische Behandlungen für bessere Eigenschaften und effizientere Verarbeitung von Materialien bekannt ist. Diese Prozesse sind für die hohe Legierung spezielle Stahle, Superlegierung und Titan-Legierung üblich.

Überzug

Galvanik ist eine allgemeine Oberflächenbehandlungstechnik. Es schließt das Abbinden einer dünnen Schicht eines anderen Metalls wie Gold, Silber, Chrom oder Zink zur Oberfläche des Produktes ein. Es wird verwendet, um Korrosion zu reduzieren sowie das ästhetische Äußere des Produktes zu verbessern.

Das Thermalsprühen

Thermalsprühen-Techniken sind eine andere populäre Zielauswahl, und haben häufig bessere hohe Temperatureigenschaften als elektroplattierte Überzüge.

Mikrostruktur

Metallurgen studieren die mikroskopischen und makroskopischen Eigenschaften mit metallography, eine von Henry Clifton Sorby erfundene Technik. In metallography ist eine Legierung von Interesse Boden-Wohnung und poliert zu einem Spiegelschluss. Die Probe kann dann geätzt werden, um die Mikrostruktur und Makrostruktur des Metalls zu offenbaren. Die Probe wird dann in einem optischen oder Elektronmikroskop untersucht, und die Bildunähnlichkeit stellt Details auf der Zusammensetzung, den mechanischen Eigenschaften und der in einer Prozession gehenden Geschichte zur Verfügung.

Kristallographie, häufig mit der Beugung von Röntgenstrahlen oder Elektronen, ist ein anderes wertvolles für den modernen Metallurgen verfügbares Werkzeug. Kristallographie erlaubt Identifizierung von unbekannten Materialien und offenbart die Kristallstruktur der Probe. Quantitative Kristallographie kann verwendet werden, um den Betrag der Phase-Gegenwart sowie den Grad der Beanspruchung zu berechnen, der eine Probe unterworfen worden ist.

Siehe auch

• Metallurgische Misserfolg-Analyse
• Archaeometallurgy
• CALPHAD
• Metallurgie von Carbonyl
• Cupellation
• Georg Agricola
• Goldbeating
• Gold phosphine Komplex
• Mineralindustrie
• Nationales Institut für die Gießerei- und Schmiede-Technologie
• Pyrometallurgy
• Zeitachse der Material-Technologie
• Experimental_Archaeometallurgy