Co je to metalurgické inženýrství?
Hutní inženýrství je oblast strojírenství věnovaná práci s kovy. Zahrnuje oblasti zahrnující těžbu kovů ze země, rafinaci kovových rud a návrh a výrobu materiálů vyrobených ze směsí kovů, nazývaných kovové slitiny. Je nesmírně důležité oblasti, jako je výroba a konstrukce, stejně jako obrovské množství spotřebního zboží s kovovými součástmi.
Tato oblast strojírenství je obvykle rozdělena do dvou oblastí, těžební metalurgie a fyzikální metalurgie. V těžební metalurgii se metalurgické inženýrství používá k těžbě a rafinaci kovů těžených ze země. Kovy se téměř vždy nacházejí ve směsi s jinými materiály v nerostných ložiscích nazývaných rudy spíše než samostatně a často se vyskytují spíše v chemických sloučeninách než v čisté elementární formě. Před použitím těchto kovů musí být nejprve odstraněny z rudy.
To lze provést řadou různých metod v závislosti na dané rudě. Rudy mohou být zahřívány, aby způsobily fyzické změny a chemické reakce v rudě. Chemická činidla mohou být použita k vyvolání chemických reakcí ve sloučeninách obsahujících kov. Rudy mohou být rozpuštěny ve vodě zahřívané, dokud nejsou roztaveny, takže kov může být izolován pomocí elektrických procesů. Jakmile kov již není chemicky spojen s jinými prvky, je pak rafinován pro jeho fyzikální čištění. Všechny tyto metody závisí na znalostech metalurgického inženýrství.
Jakmile jsou kovy získávány z prostředí pomocí těžební metalurgie, je to, co je používá, fyzikální metalurgie. Jednou z primárních aplikací metalurgického inženýrství je tvorba kovových slitin kombinováním kovu s jinými kovy nebo nekovovými materiály. Slitiny mohou mít vlastnosti, které se liší od jejich podstatných částí, a bylo vytvořeno velké množství slitin, které poskytují materiály pro různé úkoly. Nejčastěji se složky, ze kterých je slitina vyrobena, smísí zahřátím natolik, aby se roztavily a poté smísily dohromady a nechaly směs vychladnout a ztuhnout. Jsou také možné jiné způsoby legování materiálů, jako je jejich smíchání v pevné práškové formě a jejich vystavení velkému teplu a tlaku pro jejich sloučení.
Slitina může být poté podrobena řadě různých procesů zpracování, které mění její mechanické vlastnosti, aniž by se měnilo její chemické složení. Tyto procesy mohou být mechanické a mění krystalickou strukturu slitiny působením sil, které způsobují mechanické namáhání. Mohou také zahrnovat zahřívání slitiny, protože procesy, jako je udržování slitiny při vysoké teplotě po delší dobu nebo zahřívání a poté rychlé opětovné ochlazení ponořením do studené vody nebo oleje, mohou také ovlivnit krystalickou strukturu, ve které atomy slitiny jsou uspořádány. Metalurgické inženýrství používá vědecké znalosti o vlastnostech různých směsí látek a fyzikálních účincích různých ošetření, aby navrhl výrobní proces pro vytvoření slitiny, která je pro danou aplikaci nejvhodnější.
Metalurgické inženýrství je tedy středem odvětví výroby kovů, jako je výroba oceli. Je velmi důležité v souvisejících oblastech, jako je pozemní stavitelství, konstrukce vozidel, jako jsou automobily a letadla, a stavební projekty, jako jsou mosty. Kromě toho je metalurgické inženýrství nezbytné pro průmyslovou výrobu mnoha kapitálového a spotřebního zboží.
Nejstarší známé příklady kovoobrábění se datují kolem roku 7 000 př. Nl, kdy lidé začali používat primitivní zbraně a nástroje vyrobené z mědi. Do roku 6 000 př.nl lidé používali oheň k tání rud obsahujících měď k výrobě čistějších kovů. První známé slitiny vyráběné člověkem sahají do roku 3 800 př. Nl, kdy kovodělníci na Středním východě začali s legováním cínu a mědi vytvářet bronz, což je mnohem účinnější materiál pro zbraně a nástroje, který by radikálně utvářel vývoj civilizace. Lidé v různých částech světa objevili základní metalurgické procesy nezávisle. Tyto události předcházejí před mnoha tisíci lety myšlenku inženýrství jako specializované profesní nebo vědecké disciplíny, ale je zde přítomno základní jádro metalurgického inženýrství - využití znalostí kovů k jejich extrakci, tvarování a transformaci pro lidské použití.