Per què la metal·lúrgia es divideix en tres branques
La metal·lúrgia és la ciència i la tecnologia dels metalls. Cobreix com s'obtenen els metalls dels minerals, com es controla la seva estructura interna i com es formen en peces d'enginyeria útils. Per comoditat, el camp es divideix tradicionalment en tres branques: metal·lúrgia extractiva, metal·lúrgia física i metal·lúrgia mecànica. Les tres branques segueixen la vida completa d'un metall, des de la roca a terra fins a un component acabat, i es mantenen estretament lligades a la pràctica fins i tot quan s'estudien per separat.
Un comprador de ferroaliatges coneix les tres branques alhora. El grau de ferrosilici o ferromanganès que apareix a la factura és el resultat de la metal·lúrgia extractiva. El comportament d'aquest aliatge dins d'un cullerot o d'un forn depèn de la metal·lúrgia física. El rendiment del producte final de fosa o laminat en servei depèn de la metal·lúrgia mecànica.
Metal·lúrgia extractiva: del mineral al metall
La metal·lúrgia extractiva s'ocupa d'obtenir metalls a partir dels seus minerals. Comença amb el processament de minerals, on el mineral es tritura, es tritura i es concentra mitjançant mètodes com la flotació, la separació per gravetat i la separació magnètica. A continuació, el concentrat és tractat per pirometal·lúrgia, hidrometal·lúrgia o electrometal·lúrgia. La pirometal·lúrgia utilitza alta temperatura, com en la fosa de mineral de cromita a ferrocrom d'alt carboni o la reducció de quars a silici metall en un forn d'arc submergit. La hidrometal·lúrgia utilitza química aquosa, com la lixiviació i l'extracció amb dissolvents de níquel i cobalt. L'electrometal·lúrgia utilitza corrent elèctric, com l'electroconducció de manganès.
Els passos típics del procés inclouen la torrat per eliminar el sofre, la fosa per separar l'escòria del metall, el refinat per ajustar el carboni i el silici i la fosa en lingots o grànuls. Els graus d'aliatge com el FeMn78C8.0 per al ferromanganès d'alt carboni o el FeSi75 per al ferrosilici es defineixen per aquesta branca, ja que els nivells de carboni, silici, fòsfor i sofre s'estableixen pels passos de reducció i perfeccionament més que per qualsevol tractament posterior.
Metal·lúrgia Física: Estructura i Propietats
La metal·lúrgia física estudia l'estructura interna dels metalls i com aquesta estructura controla les seves propietats. Comprèn l'estructura cristal·lina, els diagrames de fases, la solidificació i les transformacions que tenen lloc durant l'escalfament i el refredament. El diagrama de carboni de ferro explica per què l'acer amb un 0,8 per cent de carboni es comporta de manera molt diferent de l'acer amb un 0,2 per cent de carboni. Les operacions de tractament tèrmic com ara el recuit, la normalització, l'extinció i el tremp estan dissenyades per metal·lúrgics físics per produir una microestructura escollida.
A la foneria, la metal·lúrgia física és la branca que explica la inoculació. L'addició d'un inoculant a base de silici al ferro gris fos canvia la nucleació del grafit i, per tant, la mida i la forma dels flocs de grafit. Normes com ISO 185 i ASTM A48 classifiquen el ferro gris per resistència a la tracció, i la resistència depèn directament de l'estructura de grafit que descriu la metal·lúrgia física.
Metal·lúrgia mecànica: conformació i assaig
La metal·lúrgia mecànica abasta la conformació dels metalls i la mesura del seu rendiment. Inclou la fosa, forja, laminació, extrusió, estirat i mecanitzat, juntament amb la deformació plàstica i el flux de metall sota càrrega. També cobreix proves mecàniques: proves de tracció per a la resistència i l'allargament, proves de duresa, proves d'impacte per a la tenacitat i proves de fatiga per a la vida útil.
Aquesta és la branca que converteix un aliatge correcte en un producte utilitzable. Una calor de ferro dúctil pot tenir la química adequada, però només la pràctica correcta d'emmotllament, tancament i alimentació produirà una fosa sòlida. La metal·lúrgia mecànica també proporciona els criteris d'acceptació que utilitzen els compradors, com ara la resistència a la tracció, el límit elàstic, l'allargament i els límits de duresa escrits en una especificació de compra.
Preguntes freqüents
P: Quins són els tres tipus de metal·lúrgia?
Els tres tipus són la metal·lúrgia extractiva, la metal·lúrgia física i la metal·lúrgia mecànica. La metal·lúrgia extractiva obté metalls dels minerals, la metal·lúrgia física controla l'estructura i les propietats, i la metal·lúrgia mecànica dóna forma als metalls i prova el seu rendiment.
P: Quina diferència hi ha entre la metal·lúrgia extractiva i la física?
La metal·lúrgia extractiva treballa amb minerals, escòries i metall fos per produir un metall o ferroaliatge de la composició química requerida. La metal·lúrgia física treballa després amb el metall sòlid i relaciona la seva estructura i fases cristal·lines amb propietats com la duresa, la resistència i la ductilitat.
P: A quina branca pertany el tractament tèrmic?
El tractament tèrmic pertany principalment a la metal·lúrgia física, perquè la seva finalitat és modificar la microestructura i per tant les propietats. Els forns i equips de manipulació utilitzats per dur-lo a terme solen ser tractats com a part de la metal·lúrgia mecànica i l'enginyeria de processos.
P: Quina branca importa més per a la qualitat dels ferroaliatges?
La metal·lúrgia extractiva decideix la composició química del ferroaliatge, que és el que citen la majoria de les especificacions de compra. Aleshores, la metal·lúrgia física i la metal·lúrgia mecànica decideixen si aquest aliatge funciona com es pretén al forn o la fosa del client.
P: La metal·lúrgia de pols és un quart tipus?
La pulvimetal·lúrgia es tracta normalment com una via de fabricació en lloc d'una branca separada. Combina idees extractives en la fabricació de pols, metal·lúrgia física en sinterització i metal·lúrgia mecànica en premsat i prova de la peça acabada.
