O que é engenharia metalúrgica?
Engenharia metalúrgica é o campo da engenharia dedicado ao trabalho com metais. Ela abrange áreas que incluem a extração de metais da terra, refino de minérios metálicos e o design e produção de materiais feitos de misturas de metais, chamadas ligas metálicas. É extremamente importante para áreas como fabricação e construção, bem como para uma vasta gama de bens de consumo com componentes metálicos.
Este campo da engenharia é geralmente dividido em duas áreas, metalurgia extrativa e metalurgia física. Na metalurgia extrativa, a engenharia metalúrgica é usada para extrair e refinar metais extraídos da terra. Os metais quase sempre são encontrados misturados com outros materiais em depósitos minerais chamados minérios, em vez de sozinhos, e freqüentemente estão em compostos químicos e não na forma elementar pura. Antes que esses metais possam ser usados, eles devem primeiro ser removidos do minério.
Isso pode ser feito com vários métodos diferentes, dependendo do minério em questão. Os minérios podem ser aquecidos para causar mudanças físicas e reações químicas no minério. Agentes químicos podem ser aplicados para causar reações químicas nos compostos que contêm o metal. Os minérios podem ser dissolvidos em água aquecida até que sejam derretidos, para que o metal possa ser isolado através de processos elétricos. Uma vez que o metal não é mais quimicamente unido a outros elementos, ele é refinado para purificá-lo fisicamente. Todos esses métodos dependem do conhecimento de engenharia metalúrgica.
Uma vez que os metais são obtidos do meio ambiente por meio de metalurgia extrativa, é a metalurgia física que os coloca em uso. Uma das principais aplicações da engenharia metalúrgica é a criação de ligas metálicas, combinando um metal com outros metais ou materiais não metálicos. As ligas podem ter propriedades diferentes de suas partes constituintes e uma enorme variedade de ligas foi criada para fornecer materiais para diferentes tarefas. Mais comumente, as substâncias constituintes de uma liga são misturadas aquecendo-as o suficiente para derreterem e depois as misturam, permitindo que a mistura esfrie e solidifique. Outros meios de materiais de liga também são possíveis, como misturá-los em pó sólido e submetê-los a grande calor e pressão para combiná-los.
A liga pode então ser submetida a vários processos de tratamento diferentes que alteram suas propriedades mecânicas sem alterar sua composição química. Esses processos podem ser mecânicos, alterando a estrutura cristalina da liga, aplicando forças a ela para causar estresse mecânico. Eles também podem envolver o aquecimento da liga, pois processos como manter uma liga em alta temperatura por longos períodos de tempo ou aquecê-la e depois esfriá-la rapidamente novamente imergindo-a em água fria ou óleo também podem afetar a estrutura cristalina na qual os átomos da liga são arranjados. A engenharia metalúrgica aplica o conhecimento científico das características de diferentes misturas de substâncias e os efeitos físicos de diferentes tratamentos para planejar um processo de produção para criar uma liga mais adequada a uma determinada aplicação.
Assim, a engenharia metalúrgica está no centro das indústrias de produção de metais, como a siderurgia. É muito importante para áreas relacionadas, como construção de edifícios, design de veículos, como automóveis e aviões, e projetos de engenharia civil, como pontes. Além disso, a engenharia metalúrgica é essencial para a fabricação industrial de muitos bens de capital e de consumo.
Os exemplos mais antigos conhecidos de metalurgia remontam a cerca de 7.000 aC, quando os humanos começaram a usar armas e ferramentas primitivas feitas de cobre. Por volta de 6.000 aC, os humanos usavam fogo para fundir minérios contendo cobre para produzir metais mais puros. As primeiras ligas artificiais conhecidas datam de 3.800 aC, quando os metalúrgicos do Oriente Médio começaram a ligar estanho e cobre para criar bronze, um material muito mais eficaz para armas e ferramentas que moldariam radicalmente o desenvolvimento da civilização. Pessoas em diferentes partes do mundo descobriram processos metalúrgicos básicos de forma independente. Esses eventos antecedem a idéia de engenharia como uma disciplina profissional ou científica especializada por muitos milhares de anos, é claro, mas o núcleo essencial da engenharia metalúrgica - usando o conhecimento de metais para extrair, moldar e transformá-los para uso humano - está presente.