Metalurgija

Auksinė kaktos juosta iš kapo Tebuose (750-700 m.p.m.e) (saugoma Kopenhagos muziejuje)

Metalurgija - medžiagotyros dalis, tirianti cheminių elementų metalų fizikines ir chemines savybes, jų tarpusavio junginius ir junginius su kitais elementais, vadinamus lydiniais. Kartu metalurgija yra technologija, užsiimanti metalų su reikiamomis savybėmis gamyba.

Istorija

Manoma, kad pirmasis metalas, kurį ėmė apdoroti žmonės, buvo auksas, kuris būna randamas laisvas, grynuoliuose. Paleolito laikais (prieš 40 000 m.) gyventuose urvuose Ispanijoje aptikti nedideli natūralaus grynuolių kilmės aukso.

Senosios tautos naudojo ir kitus metalus, randamus grynuoliuose (sidabras, varis, alavas), ir meteoritų geležį. Egiptiečių ginklai iš meteoritų geležies (gaminti apie 3000 m. p.m.e) buvo labai vertinami ir vadinami „durklais iš dangaus“.

Tikroji metalurgija prasidėjo, kai buvo išmokta išlydyti varį ir alavą iš uolienų, o vėliau gaminti jų lydinį bronzą. Tai buvo bronzos amžiaus pradžia (~3500 m. pr. m. e.).

Geležies išgavimas iš jos rūdos yra sunkesnis už vario ir bronzos lydymą. Manoma, kad geležies metalurgiją išrado hetitai apie 1200 m. p.m.e (geležies amžiaus pradžia).

Išgaunamoji metalurgija

Tai metalų išgavimas iš rūdos ir išgauto metalo gryninimas, gaunant švaresnį metalą. Tam, kad metalo oksidą ar sulfidą paversti grynu metalu, rūdą tenka fiziškai, chemiškai ar elektroliziškai redukuoti.

Iškasta rūda yra malama į tokio dydžio daleles, kad jos būtų sudarytos arba iš uolienos su metalu, arba iš kitų uolienų, kurios metalo neturi. Tolesnė operacija būna sodrinimas, kada metalingosios dalelės atskiriamos nuo bergždųjų. Taip gaunamas rūdos koncentratas.

Kartais naudojamas išplovimas - skalaujant rūdos tirpsta ir gaunami reikiamo metalo junginiais turtingi tirpalai. Iš šių tirpalų išgaunamas metalinis metalas.

Neretai rūdoje yra daugiau kaip vienas metalas. Išskyrus pirmąjį metalą gautose atliekose būna likę antrojo (o kartais - ir trečiojo) metalo. Todėl jos tampa antrojo metalo išskyrimo žaliava. Kartais koncentratai būna praturtinti išsyk keliais metalais.

Pagrindiniai metalurgijos metalai

Technikoje dažnai naudojami metalai yra aliuminis, chromas, varis, geležis, magnis, nikelis, titanas ir cinkas. Jie dažnai naudojami lydiniuose.

Plačiai naudojami geležies ir anglies lydiniai (plienai, ketus). Paprasti anglies plienai naudojami, kai reikia pigaus, tvirto metalo, kur masė ir korozija netrukdo. Nerūdyjantys plienai ir galvanizuoti plienai naudojami, kur svarbus atsparumas korozijai.

Aliuminio lydiniai ir magnio lydiniai naudojami, kur svarbūs tvirtumas ir lengvumas. Vario - nikelio lydiniai (pvz., monelmetalas) naudojami labai korozinėje aplinkoje ar ten, kur reikia nemagnetinio metalo. Nikelio lydiniai (pvz., inconelis) naudojami ten, kur vyrauja aukšta temperatūra (pvz., šilumokaičiuose, slėginiuose induose).