La metalurgia es un dominio de la ciencia material que estudia el físico y el comportamiento químico de los elementos metálicos, de sus compuestos intermetálicos, y de sus compuestos, que se llaman las aleaciones él sea también la tecnología de metales: la manera de la cual la ciencia se aplica a su uso práctico. La metalurgia es de uso general en el arte metalúrgico.
Historia
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la edad de hierro
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precolombino de Mesoamerica El metal registrado más temprano empleado por los seres humanos aparece ser el oro que se puede encontrar libremente o " native". Las pequeñas cantidades de oro natural se han encontrado en las cuevas españolas usadas durante el período paleolítico del último, C.
El de plata, el de cobre, la lata y el hierro meteórico pueden también ser natural encontrado, permitiendo una cantidad limitada metalúrgico en culturas tempranas. Las armas egipcias hechas del hierro meteórico en cerca de 3000 eran A. alto estimadas como " Dagas de Heaven". Sin embargo, aprendiendo conseguir el cobre y el estañar calentando rocas y combinando el la lata de cobre de y para hacer que un alea el bronce llamado, la tecnología de la metalurgia comenzó cerca de 3500 A. con la edad de bronce .
La extracción del hierro de su mineral en un metal realizable es mucho más difícil. Aparece haber sido inventada por los hititas en cerca de 1200 A., comenzando la edad de hierro . El secreto del hierro de extracción y de trabajo era factor clave en el éxito de los filisteos
Los progresos históricos en metalurgia ferrosa se pueden encontrar en una gran variedad de últimas culturas y civilizaciones. Esto incluye los reinos y los imperios antiguos y medievales Medio Oriente y el Oriente Próximo, antiguo Egipto y Anatolia ( Turquía ), Carthage, los Griegos y los romanos antiguo Europa, Europa medieval, antiguo y medieval China, antiguo y medieval la India, antiguo y medieval Japón, etc. De interés de observar es que muchos usos, prácticas, y dispositivos se asociaron o implicaron en metalurgia primero fueron establecidos en China antigua mucho antes de que europeos dominaron estos artes (tales como la innovación del horno, del arrabio, del acero, hidráulico - martillos de viaje accionados etc.
Un libro del siglo XVI por el Jorge Agricola llamado el De con referencia al metallica describe los procesos altamente desarrollados y complejos de la extracción del metal y la metalurgia del tiempo. Agricola se ha descrito como el " padre del metallurgy"
Metalurgia extractiva
La metalurgia extractiva es la práctica de quitar los metales valiosos de un mineral y de refinar los metales crudos extraídos en una forma más pura. Para convertir un óxido del metal o el sulfuro a un metal más puro, el mineral debe ser reducido el físicamente, químicamente, o el electrolítico .Los metalúrgicos extractivos están interesados en tres corrientes primarias: alimentar, concentrar (óxido de metal/sulfuro valiosos), y los tizones (basura). Después de minar, los pedazos grandes de la alimentación del mineral están quebrados con el machacamiento y/o el pulido para obtener las partículas bastante pequeñas donde está sobre todo objeto de valor o sobre todo basura cada partícula. Concentrar las partículas de un valor en una separación favorable de la forma permite al metal deseado ser quitada de los residuos.
La explotación minera puede no ser necesaria si el cuerpo de mineral y el ambiente físico son conducentes al que lixivia . La lixiviación disuelve los minerales en un cuerpo y resultados de mineral en una solución enriquecida. La solución se recoge y se procesa para extraer los metales valiosos.
Los cuerpos de mineral contienen a menudo más de un metal valioso. Los tizones de un proceso anterior se pueden utilizar como alimentación adentro otro proceso para extraer un producto secundario del Oregón original. Además, un concentrado puede contener más de un metal valioso. Ese concentrado entonces sería procesado para separar los metales valiosos en componentes individuales.
Sistemas comunes importantes de la aleación
Los metales comunes de la ingeniería incluyen el aluminio, el cromo, el de cobre, el hierro, el magnesio, el níquel, el titanio y el cinc . Éstos son los más de uso frecuente como aleaciones. Mucho esfuerzo se ha puesto en la comprensión del sistema de la aleación del hierro-carbón, que incluye los aceros y los aceros de carbono llanos de los arrabios se utiliza en bajo costo, los usos de alta resistencia donde no está un problema la corrosión del peso y. Los arrabios, incluyendo el hierro dúctil son también parte del sistema del hierro-carbón.
Se utiliza el acero inoxidable o el acero galvanizado donde está importante la resistencia a la corrosión. Las aleaciones de aluminio y las aleaciones del magnesio se utilizan para los usos donde se requieren la fuerza y la ligereza.
las aleaciones del Cupro-níquel tales como Monel se utilizan en ambientes alto corrosivos y para los usos no magnéticos. las superaleaciones Níquel-basadas como el Inconel se utilizan en usos des alta temperatura tales como turbocompresores, recipientes del reactor, y cambiadores de calor. Para extremadamente las temperaturas altas, las aleaciones del solo cristal se utilizan para reducir al mínimo arrastramiento.
Ingeniería de producción de metales
En la ingeniería de producción, la metalurgia se refiere a la producción de componentes metálicos para el uso en productos de la ingeniería del consumidor o. Esto implica la producción de aleaciones, formar, el tratamiento térmico y el tratamiento superficial del producto. La tarea del metalúrgico es alcanzar el equilibrio entre las características materiales tales como coste, el peso, la fuerza, la dureza, la dureza, la corrosión y la resistencia de la fatiga, y el funcionamiento en extremos de la temperatura . Para alcanzar esta meta, las condiciones deben ser consideradas cuidadosamente. En un ambiente del agua salada, los metales ferrosos y algunas aleaciones de aluminio corroen rápidamente. Los metales expusieron al frío o las condiciones criogénicas pueden aguantar un dúctil a la transición frágil y perder su dureza, convirtiéndose en el agrietarse más frágil y más propenso. Los metales bajo cargamento cíclico continuo pueden sufrir de fatiga de metal. Los metales bajo tensión constante en las temperaturas elevated pueden el arrastramiento .
Procesos de trabajo del metal
Los metales son formados por procesos tales como bastidor, forja, flujo que forma, balanceo, protuberancia, que sinteriza, metalúrgico, que trabaja a máquina y la fabricación . Con el bastidor, el metal fundido se vierte en un molde shaped . Con la forja, un billete candente se martilla en forma. Con el balanceo, un billete se pasa a través de rodillos sucesivamente más estrechos para crear una hoja. Con la protuberancia, un metal caliente y maleable es forzado bajo presión a través de un muere, que lo forma antes de que se refresque. Con la sinterización, un el metal pulverizado es comprimido en un dado en la temperatura alta. Con trabajar a máquina, el tornea, fresadoras y los taladros cortan el metal frío para formar. Con la fabricación, las hojas del metal se cortan con las guillotinas o los cortadores del gas y están dobladas en forma." Quot del trabajo en frío ; los procesos, donde la forma del producto es alterada por la rueda, la fabricación u otros procesos mientras que el producto es frío, pueden aumentar la fuerza del producto en un endurecimiento de trabajo llamado de proceso . El endurecimiento de trabajo crea los defectos microscópicos en el metal, que resisten otros cambios de la forma.
Las varias formas del bastidor existen en industria y academia. Éstos incluyen el bastidor de arena, bastidor de inversión (también llamado “el proceso perdido de la cera "), a presión la fundición y la colada continua .
El ensamblar
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la soldadura La soldadura es una técnica para ensamblar componentes del metal derritiendo la materia prima. Un material de relleno de la composición similar se puede también derretir en el empalme.
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El que suelda es una técnica para ensamblar los metales en una temperatura debajo de su punto de fusión. Un llenador con un punto de fusión debajo de el del metal bajo es utilizado, y dibujado dentro del empalme por la acción capilar. El soldar da lugar a un enlace mecánico y metalúrgico entre los pedazos del trabajo.
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El que suelda es un método de ensamblar los metales debajo de sus puntos de fusión usar un metal de relleno. El soldar da lugar a un empalme mecánico y ocurre en temperaturas más bajas que soldando.
Tratamiento térmico
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l tratamiento térmico Los metales pueden ser el sometido a un tratamiento térmico para alterar las características de la fuerza, de la ductilidad, de la dureza, de la dureza o de la resistencia a la corrosión. Los procesos comunes del tratamiento térmico incluyen el recocido, la precipitación que consolida, el que apaga, y el que templa . El proceso del recocido ablanda el metal permitiendo la recuperación del trabajo y del crecimiento de grano fríos. El que apaga se puede utilizar para endurecer los aceros de aleación, o en aleaciones endurecibles de la precipitación, para atrapar los átomos disueltos del soluto en la solución. El que templa hará los elementos ligantes disueltos precipitarse, o en el caso de los aceros apagados, mejora fuerza de impacto y características dúctiles.
Tratamiento superficial
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la galjanoplastia El que electrochapa es una técnica común del superficie-tratamiento. Implica el enlazar de una capa delgada de otro metal tal como oro, de plata, cromo o cinc a la superficie del producto. Se utiliza para reducir la corrosión así como para mejorar el aspecto estético del producto.
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termal del aerosol Las técnicas de rociadura termales son otra opción popular del acabamiento, y tienen a menudo mejores características das alta temperatura que capas electrochapadas.
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l endurecimiento de caso El caso que endurece es un proceso en el cual un elemento ligante, lo más comúnmente posible carbón o nitrógeno, difunde en la superficie de un metal monolítico. La solución sólida intersticial resultante es más dura que la materia prima, que mejora resistencia de desgaste sin sacrificar dureza.
Ingeniería eléctrica y electrónica
La metalurgia también se aplica a los materiales eléctricos y electrónicos donde los metales tales como aluminio, de cobre, lata y oro se utilizan en líneas eléctricas, alambres, las tarjetas de circuitos impresos y los circuitos integrados
Técnicas metalúrgicas
Los metalúrgicos estudian las características microscópicas y macroscópicas usar la metalografía, una técnica inventada por el Henry Clifton Sorby . En metalografía, una aleación del interés es plano molido y pulido a un final del espejo. La muestra se puede entonces grabar al agua fuerte para revelar la microestructura y la macroestructura del metal. Un metalúrgico puede después examinar la muestra con un microscopio electrónico óptico o y aprender mucho sobre la composición, las características mecánicas, y el proceso de la muestra de historia.
La cristalografía, usar la difracción radiografía a menudo o los electrones son otra herramienta valiosa disponible para el metalúrgico moderno. La cristalografía permite la identificación de materiales desconocidos y revela la estructura cristalina de la muestra. La cristalografía cuantitativa se puede utilizar para calcular la cantidad de fases presentes así como el grado de tensión a el cual se ha sujetado una muestra.
Las características físicas de metales se pueden cuantificar por la prueba mecánica . Las pruebas típicas incluyen la fuerza extensible, la fuerza compresiva, la dureza, la dureza del impacto, la fatiga y la vida del arrastramiento.
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