Qu'est-ce que l'ingénierie métallurgique?
L'ingénierie métallurgique est le domaine de l'ingénierie dédié au travail des métaux. Elle englobe des domaines tels que l'extraction des métaux de la terre, le raffinage des minerais métalliques, ainsi que la conception et la production de matériaux composés de mélanges de métaux, appelés alliages métalliques. Il est extrêmement important pour des domaines tels que la fabrication et la construction, ainsi que pour une vaste gamme de biens de consommation comportant des composants métalliques.
Ce domaine de l'ingénierie est généralement divisé en deux domaines, la métallurgie extractive et la métallurgie physique. En métallurgie extractive, l’ingénierie métallurgique est utilisée pour extraire et raffiner les métaux extraits de la terre. Les métaux se retrouvent presque toujours mélangés à d'autres matériaux dans des gisements minéraux appelés minerais plutôt que seuls et sont fréquemment dans des composés chimiques plutôt que sous forme élémentaire pure. Avant que ces métaux puissent être utilisés, ils doivent d'abord être retirés du minerai.
Cela peut être fait avec un certain nombre de méthodes différentes, en fonction du minerai en question. Les minerais peuvent être chauffés pour provoquer des modifications physiques et des réactions chimiques dans le minerai. Des agents chimiques peuvent être appliqués pour provoquer des réactions chimiques dans les composés contenant le métal. Les minerais peuvent être dissous dans de l'eau chauffée jusqu'à ce qu'ils soient fondus afin que le métal puisse être isolé par des processus électriques. Une fois que le métal n'est plus chimiquement associé à d'autres éléments, il est ensuite raffiné pour le purifier physiquement. Toutes ces méthodes dépendent de la connaissance du génie métallurgique.
Une fois que les métaux ont été extraits de l'environnement par le biais de la métallurgie extractive, c'est la métallurgie physique qui les utilise. L'une des principales applications de l'ingénierie métallurgique est la création d'alliages métalliques en combinant un métal avec d'autres métaux ou des matériaux non métalliques. Les alliages peuvent avoir des propriétés différentes de leurs composants, et une grande variété d'alliages ont été créés pour fournir des matériaux pour différentes tâches. Le plus souvent, les substances constitutives d'un alliage sont mélangées en les chauffant suffisamment pour qu'elles fondent, puis en les mélangeant ensemble et en laissant le mélange refroidir et se solidifier. D'autres moyens d'allier des matériaux sont également possibles, tels que les mélanger sous forme de poudre solide puis les soumettre à une chaleur et une pression importantes pour les combiner.
L'alliage peut ensuite être soumis à un certain nombre de processus de traitement différents qui modifient ses propriétés mécaniques sans modifier sa composition chimique. Ces processus peuvent être mécaniques, modifiant la structure cristalline de l'alliage en lui appliquant des forces pour provoquer une contrainte mécanique. Ils peuvent également impliquer le chauffage de l'alliage, car des processus tels que maintenir un alliage à haute température pendant de longues périodes ou le chauffer puis le refroidir rapidement en le plongeant dans de l'eau froide ou de l'huile peuvent également affecter la structure cristalline dans laquelle les atomes de l'alliage sont disposés. L'ingénierie métallurgique utilise les connaissances scientifiques relatives aux caractéristiques de différents mélanges de substances et aux effets physiques de différents traitements pour mettre au point un processus de production permettant de créer l'alliage le mieux adapté à une application donnée.
Ainsi, le génie métallurgique est au centre des industries de production de métaux telles que la sidérurgie. Il est très important pour des domaines connexes tels que la construction de bâtiments, la conception de véhicules tels que les automobiles et les avions, et les projets de génie civil tels que les ponts. De plus, l'ingénierie métallurgique est essentielle à la fabrication industrielle de nombreux biens d'équipement et de consommation.
Les plus anciens exemples connus de travail des métaux remontent à environ 7 000 ans av. En 6000 av. J.-C., les humains utilisaient le feu pour fondre des minerais contenant du cuivre afin de produire des métaux plus purs. Les premiers alliages synthétiques connus remontent à 3 800 ans av. J.-C., quand les métallurgistes du Moyen-Orient ont commencé à allier l'étain et le cuivre pour créer le bronze, un matériau beaucoup plus efficace pour les armes et les outils qui façonnerait radicalement le développement de la civilisation. Des personnes de différentes régions du monde ont découvert les procédés métallurgiques de base de manière indépendante. Ces événements ont certes précédé l'idée de l'ingénierie en tant que discipline professionnelle ou scientifique spécialisée de plusieurs milliers d'années, mais le noyau essentiel de l'ingénierie métallurgique - utiliser les connaissances sur les métaux pour les extraire, les façonner et les transformer à usage humain - est présent.