Hvad er metallurgisk teknik?
Metallurgisk ingeniørarbejde er det tekniske område, der er dedikeret til at arbejde med metaller. Det omfatter områder, herunder ekstraktion af metaller fra jorden, raffinering af metalmalme og design og produktion af materialer fremstillet af blandinger af metaller, kaldet metallegeringer. Det er enormt vigtigt inden for områder som fremstilling og konstruktion, såvel som for en lang række forbrugsvarer med metalkomponenter.
Dette tekniske felt er almindeligvis opdelt i to områder, udvindingsmetallurgi og fysisk metallurgi. I udvindingsmetallurgi bruges metallurgisk konstruktion til at udvinde og foredle metaller udvindet fra jorden. Metaller findes næsten altid blandet med andre materialer i mineralaflejringer kaldet malm snarere end alene og er ofte i kemiske forbindelser snarere end i ren elementær form. Før disse metaller kan bruges, skal de først fjernes fra malmen.
Dette kan gøres med en række forskellige metoder, afhængigt af den pågældende malm. Malme kan opvarmes for at forårsage fysiske ændringer og kemiske reaktioner i malmen. Kemiske stoffer kan påføres for at forårsage kemiske reaktioner i forbindelserne, der indeholder metallet. Malme kan opløses i vand opvarmes, indtil de er smeltet, så metallet kan isoleres gennem elektriske processer. Når først metallet ikke længere er kemisk forbundet med andre elementer, forfines det derefter til fysisk at rense det. Alle disse metoder afhænger af viden om metallurgisk konstruktion.
Når først metaller er opnået fra miljøet gennem ekstraktionsmetallurgi, er fysisk metallurgi det, der sætter dem i brug. En af de primære anvendelser af metallurgisk konstruktion er skabelsen af metallegeringer ved at kombinere et metal med andre metaller eller ikke-metaller. Legeringer kan have egenskaber, der adskiller sig fra deres bestanddele, og der er skabt en lang række legeringer, der giver materialer til forskellige opgaver. Oftest blandes bestanddelene i en legering ved at opvarme dem nok til at de smelter og derefter blandes dem sammen og lader blandingen afkøle og størkne. Andre midler til legeringsmaterialer er også mulige, såsom at blande dem i fast pulverform og derefter udsætte dem for stor varme og tryk for at kombinere dem.
Legeringen kan derefter underkastes et antal forskellige behandlingsprocesser, der ændrer dets mekaniske egenskaber uden at ændre dets kemiske sammensætning. Disse processer kan være mekaniske og ændre legeringens krystallinske struktur ved at påføre kræfter på den for at forårsage mekanisk belastning. De kan også involvere opvarmning af legeringen, da processer såsom at holde en legering ved en høj temperatur i længere perioder eller opvarme den og derefter hurtigt afkøle den igen ved at nedsænke den i koldt vand eller olie også kan påvirke den krystallinske struktur, hvori legeringens atomer er arrangeret. Metallurgisk konstruktion anvender videnskabelig viden om egenskaber ved forskellige blandinger af stoffer og de fysiske virkninger af forskellige behandlinger for at udtænke en produktionsproces for at skabe en legering, der er bedst egnet til en given anvendelse.
Således er metallurgi-teknik i centrum for metalproduktionsindustrier såsom stålfremstilling. Det er meget vigtigt for beslægtede områder såsom bygningskonstruktion, design af køretøjer som biler og fly og anlægsprojekter såsom broer. Derudover er metallurgisk konstruktion essentiel for den industrielle fremstilling af mange kapital- og forbrugsvarer.
De ældste kendte eksempler på metalbearbejdning stammer tilbage til omkring 7.000 f.Kr., da mennesker begyndte at bruge primitive våben og værktøjer lavet af kobber. I 6.000 f.Kr. brugte mennesker ild til at smelte malm indeholdende kobber til at fremstille renere metaller. De første kendte menneskeskabte legeringer stammer tilbage til 3.800 f.Kr., da metalarbejdere i Mellemøsten begyndte at legere tin og kobber for at skabe bronze, et meget mere effektivt materiale til våben og værktøjer, der radikalt skulle forme udviklingen af civilisationen. Mennesker i forskellige dele af verden opdagede grundlæggende metallurgiske processer uafhængigt. Disse begivenheder går forud for ideen om teknik som en specialiseret faglig eller videnskabelig disciplin i mange tusinder af år, selvfølgelig, men den essentielle kerne i metallurgisk teknik - ved hjælp af viden om metaller til at udtrække, forme og transformere dem til menneskelig brug - er til stede.