Cos'è l'ingegneria metallurgica?
L'ingegneria metallurgica è il campo dell'ingegneria dedicata al lavoro con i metalli. Comprende aree tra cui l'estrazione di metalli dalla terra, raffinando i minerali dei metalli e la progettazione e la produzione di materiali realizzati con miscele di metalli, chiamati leghe metalliche. È enormemente importante per campi come la produzione e la costruzione, nonché una vasta gamma di beni di consumo con componenti metallici.
Questo campo dell'ingegneria è comunemente diviso in due aree, metallurgia estrattiva e metallurgia fisica. Nella metallurgia estrattiva, l'ingegneria metallurgica viene utilizzata per estrarre e perfezionare i metalli estratti dalla terra. I metalli sono quasi sempre trovati miscelati con altri materiali in depositi minerali chiamati minerali piuttosto che da soli e sono frequentemente in composti chimici piuttosto che in forma elementare pura. Prima che possano essere utilizzati questi metalli, devono prima essere rimossi dal minerale.
Questo può essere fatto con diversi metodi, a seconda del minerale in questione. I minerali possono essere riscaldati per causare cambiamenti fisici e reazioni chimiche nel minerale. Gli agenti chimici possono essere applicati per causare reazioni chimiche nei composti contenenti il metallo. I minerali possono essere sciolti in acqua riscaldata fino a quando non sono fusi in modo che il metallo possa essere isolato attraverso processi elettrici. Una volta che il metallo non è più unito chimicamente con altri elementi, viene quindi perfezionato per purificarlo fisicamente. Tutti questi metodi dipendono dalla conoscenza dell'ingegneria metallurgica.
Una volta che i metalli sono stati ottenuti dall'ambiente attraverso metallurgia estrattiva, la metallurgia fisica è ciò che li mette a usare. Una delle principali applicazioni dell'ingegneria metallurgica è la creazione di leghe metalliche combinando un metallo con altri metalli o materiali non metallici. Le leghe possono avere proprietà diverse dalle loro parti costituenti e sono state create un'enorme varietà di leghe per fornire materialiper compiti diversi. Più comunemente, le sostanze costituenti di una lega vengono mescolate riscaldando abbastanza da sciogliere e poi mescolandoli insieme e permettendo alla miscela di raffreddare e solidificarsi. Sono anche possibili altri mezzi di lega, come miscelarli in forma solida in polvere e quindi sottoponicarli a grande calore e pressione per combinarli.
La lega può quindi essere sottoposta a una serie di diversi processi di trattamento che alterano le sue proprietà meccaniche senza modificarne la composizione chimica. Questi processi possono essere meccanici, alterando la struttura cristallina della lega applicando le forze ad essa per causare sollecitazioni meccaniche. Possono anche comportare il riscaldamento della lega, poiché processi come tenere una lega ad alta temperatura per lunghi periodi di tempo o riscaldarla e quindi raffreddarla rapidamente di nuovo immergendola in acqua fredda o olio può anche influenzare la struttura cristallina in cui sono disposti gli atomi della lega. Ingegneria metallurgica aConoscenza scientifica delle caratteristiche di diverse miscele di sostanze e degli effetti fisici di diversi trattamenti per elaborare un processo di produzione per creare una lega che è più adatta a una determinata applicazione.
Pertanto, l'ingegneria metallurgica è al centro delle industrie di produzione dei metalli come la creazione di acciaio. È molto importante per le aree correlate come la costruzione di edifici, la progettazione di veicoli come automobili e aeroplani e progetti di ingegneria civile come ponti. Inoltre, l'ingegneria metallurgica è essenziale per la produzione industriale di molti beni di capitale e di consumo.
Gli esempi più antichi noti di lavorazione dei metalli risalgono a circa il 7000 a.C., quando gli umani hanno iniziato a usare armi primitive e strumenti fatti di rame. Dal 6.000 a.C., gli umani stavano usando il fuoco per odore di minerali contenenti rame per creare metalli più puri. Le prime leghe fatte dall'uomo risalgono al 3.800 a.C.Reate Bronze, un materiale molto più efficace per armi e strumenti che modellerebbero radicalmente lo sviluppo della civiltà. Le persone in diverse parti del mondo hanno scoperto i processi metallurgici di base in modo indipendente. Questi eventi precedono l'idea dell'ingegneria come una disciplina professionale o scientifica specializzata di molte migliaia di anni, ovviamente, ma è presente il nucleo essenziale dell'ingegneria metallurgica - usando la conoscenza dei metalli per estrarre, modellare e trasformarli per uso umano -.