¿Qué es la ingeniería metalúrgica?
La ingeniería metalúrgica es el campo de la ingeniería dedicado al trabajo con metales. Abarca áreas que incluyen la extracción de metales de la tierra, el refinado de minerales metálicos y el diseño y producción de materiales hechos de mezclas de metales, llamadas aleaciones metálicas. Es enormemente importante para campos como la fabricación y la construcción, así como para una amplia gama de bienes de consumo con componentes metálicos.
Este campo de la ingeniería se divide comúnmente en dos áreas, metalurgia extractiva y metalurgia física. En la metalurgia extractiva, la ingeniería metalúrgica se utiliza para extraer y refinar metales extraídos de la tierra. Los metales casi siempre se encuentran mezclados con otros materiales en depósitos minerales llamados minerales en lugar de solos y con frecuencia están en compuestos químicos en lugar de en forma puramente elemental. Antes de que estos metales se puedan usar, primero se deben eliminar del mineral.
Esto se puede hacer con varios métodos diferentes, dependiendo del mineral en cuestión. Los minerales se pueden calentar para causar cambios físicos y reacciones químicas en el mineral. Se pueden aplicar agentes químicos para causar reacciones químicas en los compuestos que contienen el metal. Los minerales se pueden disolver en agua calentada hasta que se funden para que el metal se pueda aislar mediante procesos eléctricos. Una vez que el metal ya no se une químicamente con otros elementos, se refina para purificarlo físicamente. Todos estos métodos dependen del conocimiento de la ingeniería metalúrgica.
Una vez que los metales se han obtenido del medio ambiente a través de la metalurgia extractiva, la metalurgia física es lo que los pone en uso. Una de las principales aplicaciones de la ingeniería metalúrgica es la creación de aleaciones metálicas mediante la combinación de un metal con otros metales o materiales no metálicos. Las aleaciones pueden tener propiedades diferentes de sus partes constituyentes, y se ha creado una gran variedad de aleaciones para proporcionar materiales para diferentes tareas. Con mayor frecuencia, las sustancias constituyentes de una aleación se mezclan calentándolas lo suficiente como para que se derritan y luego mezclándolas y permitiendo que la mezcla se enfríe y solidifique. También son posibles otros medios de alear materiales, como mezclarlos en forma de polvo sólido y luego someterlos a un gran calor y presión para combinarlos.
La aleación puede ser sometida a una serie de procesos de tratamiento diferentes que alteran sus propiedades mecánicas sin cambiar su composición química. Estos procesos pueden ser mecánicos, alterando la estructura cristalina de la aleación mediante la aplicación de fuerzas para causar estrés mecánico. También pueden implicar calentar la aleación, ya que procesos como mantener una aleación a alta temperatura durante períodos prolongados o calentarla y luego enfriarla rápidamente sumergiéndola en agua fría o aceite también pueden afectar la estructura cristalina en la que Los átomos de la aleación están dispuestos. La ingeniería metalúrgica aplica el conocimiento científico de las características de diferentes mezclas de sustancias y los efectos físicos de diferentes tratamientos para idear un proceso de producción para crear una aleación que se adapte mejor a una aplicación dada.
Por lo tanto, la ingeniería metalúrgica está en el centro de las industrias de producción de metales, como la fabricación de acero. Es muy importante para áreas relacionadas como la construcción de edificios, el diseño de vehículos como automóviles y aviones, y proyectos de ingeniería civil como puentes. Además, la ingeniería metalúrgica es esencial para la fabricación industrial de muchos bienes de capital y consumo.
Los ejemplos más antiguos conocidos de metalurgia datan de aproximadamente 7,000 aC, cuando los humanos comenzaron a usar armas y herramientas primitivas hechas de cobre. Para el año 6,000 AC, los humanos usaban fuego para fundir minerales que contenían cobre para producir metales más puros. Las primeras aleaciones artificiales conocidas datan del año 3.800 a. C., cuando los trabajadores metalúrgicos en el Medio Oriente comenzaron a alear estaño y cobre para crear bronce, un material mucho más efectivo para armas y herramientas que moldearía radicalmente el desarrollo de la civilización. Las personas en diferentes partes del mundo descubrieron procesos metalúrgicos básicos de forma independiente. Estos eventos son anteriores a la idea de la ingeniería como una disciplina profesional o científica especializada por muchos miles de años, por supuesto, pero el núcleo esencial de la ingeniería metalúrgica, que utiliza el conocimiento de los metales para extraerlos, darles forma y transformarlos para uso humano, está presente.