Металлургия включает в себя переработку полезных ископаемых из их руд (выделение из руд), плавку, рафинирование и получение слитков, улучшение свойств и приготовление сплавов, технологию обработки металлов и их формообразование. Наука металлургия делится на две категории: физическая металлургия и механическая металлургия. Металлургическое машиностроение делится на две категории: черная или черная металлургия и цветная или цветная металлургия.Более 95% мирового производства металлов приходится на долю черной металлургии.
Металлургия или металлология?!
Металлургия — это сочетание двух греческих слов «металл», означающее «фаза», и слова «ургеин», означающего «обработка». Здесь необходимо обратить внимание на то, что даже многие специалисты пишут и произносят название этой области как «металлургия», что неверно по корню слова. Вероятно, причиной этой ошибки является ложная аналогия, которую некоторые люди делают в своем уме. Поскольку биология, физиология, радиология и сотни других научных областей оканчиваются на «логию», они считают, что эта научная область должна быть такой же, как металлургия.
История металлургии
Хотя металлургию как науку следует считать относительно новым знанием, поскольку не прошло и ста лет с тех пор, как металлы изучались практически; В то время как наши отцы использовали металлургию как технику для производства инструментов, в которых они нуждались столетия назад.
История металлургии показывает, что наука о металлургии имеет историю около 6500 лет. где такие металлы, как золото, серебро и медь, были обнаружены как первые металлы.
Добыча
Наука о добыче металлов занимается разделением и, другими словами, извлечением ценных металлов из полезных ископаемых, отходов и отходов и их очисткой до чистых металлов. Процессы экстракционной металлургии осуществляются тремя способами: гидрометаллургическим, пирометаллургическим и электрометаллургическим.
Легирование
В настоящее время металлы обычно производятся и используются в виде сплавов. Сплавы получают из комбинации двух или более технических материалов, потому что при легировании мы можем получить свойства, которые невозможны при использовании чистых металлов. Например, мы можем в несколько раз увеличить прочность материала или снизить коррозионную стойкость в нужных местах.
Производство
Кастинг
Литье можно определить как процесс превращения металла в деталь желаемой формы. Это достигается плавлением металла и заливкой его в форму нужной формы. Несмотря на то, что литье является старейшим методом формообразования металлов, оно считается одним из основных методов производства в современной промышленности, поскольку таким способом изготавливается около 50% всего веса деталей машин.
Металлообрабатывающие процессы
Процессы обработки металлов давлением представляют собой другую категорию производственных методов. Формование металлов — это метод металлообработки для изготовления металлических предметов и деталей путем механической деформации. Обычно заготовка меняет форму без удаления или добавления нового материала, а ее вес остается постоянным.
На сегодняшний день разработаны сотни методов металлообработки, каждый из которых разработан для конкретного применения. Но эти методы можно разделить на 5 основных групп:
катящийся
экструзия
Привлечение
кузница
Формование листа
В процессах прокатки, экструзии, растяжения и ковки к заготовке прикладывается большое напряжение. В этом случае, если кусок подвергается нагреву и нагреву до высокой температуры (ниже точки плавления), зерна рекристаллизуются и становятся зернами без деформации. В таких условиях мы можем снова поставить деталь на формообразование, которое называется горячей обработкой. Но если процесс формовки происходит при температуре ниже температуры рекристаллизации, то этот процесс называется холодной обработкой.
Порошковая металлургия
Порошковая металлургия — это еще один метод производства деталей, который включает в себя не только металлы, но и другие конструкционные материалы, такие как керамика и полимеры. Среди методов формовки порошковая металлургия является относительно новым методом. При этом способе заливки порошка в форму и соединения его со связующим получается кусок, известный как сырой кусок. Поместив этот кусок при высокой температуре ниже точки плавления, происходит процесс, известный как спекание. В этом процессе связующее вещество испаряется, частицы слипаются, и формируется готовая деталь.
В зависимости от типа процесса и типа сырья для порошковой металлургии можно рассматривать различные методы. Наиболее важными методами, разработанными на основе типа сырья, являются:
Порошковое литье под давлением (PIM)
Литье металлов под давлением (MIM)
Керамическое литье под давлением (CIM)
Сварка
Сварка – это процесс соединения металлических деталей друг с другом путем нагревания места контакта до расплавления пасты. (Хотя сегодня с новыми методами сварки можно сваривать и керамику, и полимеры). При этом атомы свариваемых деталей проникают друг в друга и создают прочное соединение.
На сегодняшний день разработаны различные способы сварки, которые можно разделить на 4 общие категории:
Сварка давлением
сварка плавлением
Желтая сварка
Пайка
Обработка
Механическая обработка – это способ обработки материалов точением и резанием. Эта работа выполняется режущими и токарными инструментами и станками. При резке ножницы используются с режущим инструментом для разрушения металла. В токарной обработке для получения изделий применяют токарные станки, фрезерные станки, сверла, токарные плиты, шлифование и сверление. Обычно эти детали представляют собой продукты процессов литья, ковки или прокатки.
Производство добавок
Спекание или плавление аморфного металлического порошка в трехмерном пространстве для создания детали с окончательной формой. (Подробнее об аддитивном производстве)
Постобработка
После изготовления деталей, чтобы добиться механического, химического или лучшего внешнего вида, мы подвергаем их операции, называемой постобработкой. Эта операция направлена на снижение внутренних напряжений деталей, повышение их твердости и прочности, уменьшение шероховатости поверхности и в целом включает в себя все операции, превращающие детали в пригодные для использования изделия. В этом разделе мы упомянем некоторые из наиболее важных из этих процессов:
термическая обработка
Термическая обработка проводится для изменения физических и механических свойств металлов. Изменение таких свойств, как прочность, плотность, твердость, ударная вязкость и коррозионная стойкость. Наиболее известными видами термической обработки, используемыми сегодня, являются отжиг, дисперсионное твердение, закалка и отпуск.
Обработка поверхности
Во многих производственных методах деталь не готова к употреблению сразу после изготовления. Наземные инженерные операции выполняются для трех целей.
Благоустройство (например, дробеструйная обработка или покраска)
Повышение механических свойств поверхности (например, дробеструйная обработка или поверхностное упрочнение)
Повышение коррозионной стойкости (например, анодирование, покраска)
Тест и анализ
Важной частью деятельности металлургов является анализ и испытания металлопродукции. Методы анализа металлов можно разделить на следующие три категории:
Элементный анализ: с целью определения типа и количества элементов в образце (например, квантовый анализ).
Фазовый анализ: с целью определения типа и количества фаз в образце (например, XRD)
Микроструктурный анализ: с целью изучения микроскопической микроструктуры образца (например, металлография)
Для того чтобы гарантировать получение требуемых свойств, изделия из металла после производства подвергаются испытаниям, которые подразделяются следующим образом.
Механические испытания (твердость, давление, растяжение, удар, усталость и т.д.)
Химически-коррозионные испытания (поляризационные, импедансные и т.д.)