Защо металургията е разделена на три клона
Металургията е наука и технология за металите. Той обхваща как се печелят метали от руди, как се контролира вътрешната им структура и как се оформят в полезни инженерни части. За удобство областта традиционно е разделена на три клона: добивна металургия, физическа металургия и механична металургия. Трите клона следват пълния живот на метала, от скала в земята до завършен компонент, и те остават тясно свързани на практика, дори когато се изучават отделно.
Купувачът на феросплави се среща и с трите бранша едновременно. Степента на феросилиция или феромангана, показана във фактурата, е резултат от добивната металургия. Поведението на тази сплав в черпак или пещ зависи от физическата металургия. Начинът, по който крайната отливка или валцовият продукт се представят в експлоатация, зависи от механичната металургия.
Добивна металургия: от руда до метал
Добивната металургия се занимава с получаване на метали от техните руди. Започва с обработка на минерали, при която рудата се раздробява, смила и концентрира чрез методи като флотация, гравитационно разделяне и магнитно разделяне. След това концентратът се обработва чрез пирометалургия, хидрометалургия или електрометалургия. Пирометалургията използва висока температура, както при топенето на хромитна руда до високовъглероден ферохром или редукция на кварц до силициев метал в потопена дъгова пещ. Хидрометалургията използва водна химия, като излужване и екстракция с разтворители за никел и кобалт. Електрометалургията използва електрически ток, като електродобиването на манган.
Типичните етапи на процеса включват печене за отстраняване на сярата, топене за отделяне на шлака от метал, рафиниране за коригиране на въглерод и силиций и леене в блокове или гранули. Класове сплави като FeMn78C8.0 за високовъглероден фероманган или FeSi75 за феросилиций се определят от този клон, тъй като нивата на въглерод, силиций, фосфор и сяра се определят от етапите на редуциране и рафиниране, а не от по-късна обработка.
Физическа металургия: структура и свойства
Физическата металургия изучава вътрешната структура на металите и как тази структура контролира техните свойства. Обхваща кристалната структура, фазовите диаграми, втвърдяването и трансформациите, които се извършват по време на нагряване и охлаждане. Диаграмата на желязния въглерод обяснява защо стоманата с около 0,8 процента въглерод се държи доста по-различно от стоманата с 0,2 процента въглерод. Операциите по термична обработка като отгряване, нормализиране, закаляване и темпериране са проектирани от физически металурзи, за да се получи избрана микроструктура.
В леярството физическата металургия е клонът, който обяснява инокулацията. Добавянето на инокулант на основата на силиций към разтопения сив чугун променя нуклеацията на графита и следователно размера и формата на графитните люспи. Стандарти като ISO 185 и ASTM A48 класифицират сивия чугун по якост на опън, а якостта зависи пряко от структурата на графита, която описва физическата металургия.
Механична металургия: Оформяне и изпитване
Механичната металургия обхваща формоването на метали и измерването на техните характеристики. Включва леене, коване, валцуване, екструдиране, изтегляне и машинна обработка, заедно с пластичната деформация и потока на метала под натоварване. Той също така обхваща механични изпитвания: изпитване на опън за якост и удължение, изпитване на твърдост, изпитване на удар за издръжливост и изпитване на умора за експлоатационен живот.
Това е клонът, който превръща правилната сплав в използваем продукт. Топлината на сферографитен чугун може да има правилния химичен състав, но само правилната практика на формоване, литиране и подаване ще доведе до стабилна отливка. Механичната металургия също предоставя критериите за приемане, които купувачите използват, като якост на опън, граници на провлачване, удължение и твърдост, записани в спецификацията за покупка.
Често задавани въпроси
Въпрос: Какви са трите вида металургия?
Трите вида са добивна металургия, физическа металургия и механична металургия. Добивната металургия получава метали от руди, физическата металургия контролира структурата и свойствата, а механичната металургия оформя металите и тества техните характеристики.
Въпрос: Каква е разликата между добивната и физическата металургия?
Добивната металургия работи с руда, шлака и разтопен метал за производство на метал или феросплав с необходимия химичен състав. Физическата металургия работи с твърдия метал след това и свързва неговата кристална структура и фази със свойства като твърдост, здравина и пластичност.
Въпрос: Към кой клон принадлежи термичната обработка?
Топлинната обработка принадлежи главно към физическата металургия, тъй като нейната цел е да промени микроструктурата и следователно свойствата. Пещите и манипулационното оборудване, използвани за извършването му, обикновено се третират като част от механичната металургия и процесното инженерство.
Въпрос: Кой клон има най-голямо значение за качеството на феросплавите?
Добивната металургия решава химичния състав на феросплава, което е това, което повечето спецификации за покупка цитират. Физическата металургия и механичната металургия след това решават дали тази сплав работи по предназначение в пещта или отливката на клиента.
Въпрос: Праховата металургия четвърти вид ли е?
Праховата металургия обикновено се третира като производствен път, а не като отделен клон. Той съчетава екстрактивни идеи при правенето на прах, физическата металургия при синтероването и механичната металургия при пресоването и тестването на готовата част.
