Was ist Metallurgie?
Die Metallurgietechnik ist ein Bereich, der sich der Bearbeitung von Metallen widmet. Es umfasst Bereiche wie die Gewinnung von Metallen aus der Erde, die Raffination von Metallerzen sowie die Entwicklung und Herstellung von Materialien aus Metallmischungen, sogenannten Metalllegierungen. Es ist von enormer Bedeutung für Bereiche wie Fertigung und Konstruktion sowie für eine Vielzahl von Konsumgütern mit Metallkomponenten.
Dieses Gebiet der Technik ist üblicherweise in zwei Bereiche unterteilt, die mineralgewinnende Metallurgie und die physikalische Metallurgie. In der mineralgewinnenden Metallurgie wird die Metallurgietechnik zur Gewinnung und Veredelung von Metallen eingesetzt, die aus der Erde gewonnen wurden. Metalle finden sich fast immer gemischt mit anderen Materialien in Mineralvorkommen, die als Erze bezeichnet werden, und nicht allein, sondern häufig in chemischen Verbindungen und nicht in reiner elementarer Form. Bevor diese Metalle verwendet werden können, müssen sie zuerst aus dem Erz entfernt werden.
Dies kann je nach Erz mit verschiedenen Methoden geschehen. Erze können erhitzt werden, um physikalische Veränderungen und chemische Reaktionen im Erz hervorzurufen. Chemische Mittel können angewendet werden, um chemische Reaktionen in den das Metall enthaltenden Verbindungen hervorzurufen. Erze können in erhitztem Wasser aufgelöst werden, bis sie geschmolzen sind, so dass das Metall durch elektrische Prozesse isoliert werden kann. Sobald das Metall nicht mehr chemisch mit anderen Elementen verbunden ist, wird es verfeinert, um es physikalisch zu reinigen. Alle diese Methoden hängen von den Kenntnissen der Metallurgie ab.
Sobald Metalle durch extraktive Metallurgie aus der Umwelt gewonnen wurden, werden sie durch physikalische Metallurgie verwendet. Eine der Hauptanwendungen des Hüttenwesens ist die Erzeugung von Metalllegierungen durch Kombinieren eines Metalls mit anderen Metallen oder Nichtmetallmaterialien. Legierungen können Eigenschaften aufweisen, die von ihren Bestandteilen abweichen, und es wurden eine Vielzahl von Legierungen hergestellt, um Materialien für verschiedene Aufgaben bereitzustellen. In den meisten Fällen werden die Bestandteile einer Legierung gemischt, indem man sie so weit erhitzt, dass sie schmelzen, dann miteinander mischt und die Mischung abkühlen und erstarren lässt. Es sind auch andere Mittel zum Legieren von Materialien möglich, beispielsweise das Mischen in fester Pulverform und das anschließende Aussetzen dieser Materialien unter großem Druck und Hitze, um sie zu kombinieren.
Die Legierung kann dann einer Reihe von verschiedenen Behandlungsprozessen unterzogen werden, die ihre mechanischen Eigenschaften ändern, ohne ihre chemische Zusammensetzung zu ändern. Diese Prozesse können mechanisch sein und die Kristallstruktur der Legierung verändern, indem Kräfte auf sie ausgeübt werden, um mechanische Spannungen zu verursachen. Sie können auch das Erhitzen der Legierung beinhalten, da Prozesse wie das Halten einer Legierung auf einer hohen Temperatur für längere Zeiträume oder das Erhitzen und anschließende schnelle Abkühlen durch Eintauchen in kaltes Wasser oder Öl auch die Kristallstruktur beeinflussen können, in der Die Atome der Legierung sind angeordnet. Die Metallurgietechnik wendet wissenschaftliche Erkenntnisse über die Eigenschaften verschiedener Stoffgemische und die physikalischen Wirkungen verschiedener Behandlungen an, um einen Produktionsprozess zu entwickeln, mit dem eine Legierung erzeugt wird, die für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist.
Der Hüttenbau steht damit im Zentrum der metallverarbeitenden Industrie wie der Stahlerzeugung. Es ist sehr wichtig für verwandte Bereiche wie den Hochbau, die Konstruktion von Fahrzeugen wie Autos und Flugzeugen und Tiefbauprojekte wie Brücken. Darüber hinaus ist die Metallurgietechnik für die industrielle Herstellung vieler Kapital- und Konsumgüter von wesentlicher Bedeutung.
Die ältesten bekannten Beispiele der Metallverarbeitung stammen aus dem Jahr 7.000 v. Chr., Als Menschen anfingen, primitive Waffen und Werkzeuge aus Kupfer zu verwenden. Um 6000 v. Chr. Verwendeten die Menschen Feuer, um kupferhaltige Erze zu schmelzen und reinere Metalle herzustellen. Die ersten bekannten künstlichen Legierungen stammen aus dem Jahr 3.800 v. Chr., Als Metallarbeiter im Nahen Osten begannen, Zinn und Kupfer zu legieren, um Bronze herzustellen, ein viel wirksameres Material für Waffen und Werkzeuge, das die Entwicklung der Zivilisation radikal prägen würde. Menschen in verschiedenen Teilen der Welt entdeckten unabhängig voneinander grundlegende metallurgische Prozesse. Diese Ereignisse datieren viele Jahrtausende vor der Vorstellung, dass das Ingenieurwesen eine spezialisierte Fach- oder Wissenschaftsdisziplin ist, aber der wesentliche Kern des Hüttenwesens - das Wissen über Metalle zu nutzen, um sie für den menschlichen Gebrauch zu extrahieren, zu formen und umzuwandeln - ist vorhanden.