Hva er metallteknikk?
Metallurgisk ingeniørfag er det teknikkfeltet dedikert til å jobbe med metaller. Det omfatter områder inkludert utvinning av metaller fra jorden, raffinering av metallmalm, og design og produksjon av materialer laget av blandinger av metaller, kalt metalllegeringer. Det er enormt viktig for felt som produksjon og bygging, så vel som for en lang rekke forbruksvarer med metallkomponenter.
Dette ingeniørfeltet er vanligvis delt inn i to områder, utvinningsmetallurgi og fysisk metallurgi. I utvinningsmetallurgi brukes metallurgisk konstruksjon for å trekke ut og foredle metaller utvunnet fra jorden. Metaller finnes nesten alltid blandet med andre materialer i mineralavsetninger som kalles malm i stedet for alene og er ofte i kjemiske forbindelser snarere enn i ren elementær form. Før disse metaller kan brukes, må de først fjernes fra malmen.
Dette kan gjøres med en rekke forskjellige metoder, avhengig av malmen det gjelder. Malmer kan varmes opp for å forårsake fysiske forandringer og kjemiske reaksjoner i malmen. Kjemiske midler kan brukes for å forårsake kjemiske reaksjoner i forbindelsene som inneholder metallet. Malmer kan løses i vann oppvarmet til de er smeltet slik at metallet kan isoleres gjennom elektriske prosesser. Når metallet ikke lenger er kjemisk forbundet med andre elementer, foredles det deretter til å rense det fysisk. Alle disse metodene er avhengig av kunnskap om metallurgisk prosjektering.
Når metaller er oppnådd fra miljøet gjennom utvinningsmetallurgi, er fysisk metallurgi det som bruker dem til å bruke. En av de primære anvendelsene av metallurgisk prosjektering er å lage metalllegeringer ved å kombinere et metall med andre metaller eller ikke-metaller. Legeringer kan ha egenskaper som avviker fra deres bestanddeler, og det er laget et stort utvalg av legeringer for å skaffe materialer til forskjellige oppgaver. Oftest blandes bestanddelene i en legering ved å varme dem opp nok til at de smelter og deretter blandes sammen og lar blandingen avkjøle og størkne. Andre metoder for legeringsmaterialer er også mulig, for eksempel å blande dem i fast pulverform og deretter utsette dem for stor varme og trykk for å kombinere dem.
Legeringen kan deretter bli utsatt for en rekke forskjellige behandlingsprosesser som endrer dens mekaniske egenskaper uten å endre dens kjemiske sammensetning. Disse prosessene kan være mekaniske og endre den krystallinske strukturen til legeringen ved å påføre krefter på den for å forårsake mekanisk belastning. De kan også innebære oppvarming av legeringen, da prosesser som å holde en legering på en høy temperatur i lengre perioder eller oppvarming av den og deretter raskt avkjøle den igjen ved å senke den i kaldt vann eller olje også kan påvirke den krystallinske strukturen der legeringens atomer er ordnet. Metallurgisk konstruksjon anvender vitenskapelig kunnskap om egenskapene til forskjellige blandinger av stoffer og de fysiske effektene av forskjellige behandlinger for å utforme en produksjonsprosess for å lage en legering som er best egnet for en gitt applikasjon.
Dermed er metallurgisk prosjektering i sentrum for metallindustrien som stålproduksjon. Det er veldig viktig for beslektede områder som bygningskonstruksjon, utforming av kjøretøyer som biler og fly og sivilingeniørprosjekter som broer. I tillegg er metallurgisk prosjektering viktig for industriell produksjon av mange kapital- og forbruksvarer.
De eldste kjente eksemplene på metallbearbeiding stammer fra rundt 7000 f.Kr., da mennesker begynte å bruke primitive våpen og verktøy laget av kobber. Ved 6000 f.Kr. brukte mennesker ild til å smelte malmer som inneholder kobber for å lage renere metaller. De første kjente menneskeskapte legeringene dateres tilbake til 3800 f.Kr., da metallarbeidere i Midt-Østen begynte å legere tinn og kobber for å lage bronse, et mye mer effektivt materiale for våpen og verktøy som radikalt skulle forme utviklingen av sivilisasjonen. Mennesker i forskjellige deler av verden oppdaget grunnleggende metallurgiske prosesser uavhengig av hverandre. Disse hendelsene foregikk selvfølgelig i ideen om prosjektering som en spesialisert faglig eller vitenskapelig disiplin i mange tusen år, men den essensielle kjernen i metallurgisk prosjektering - ved å bruke kunnskap om metaller for å trekke ut, forme og transformere dem til menneskelig bruk - er til stede.