μεταλλουργία

Η επιστήμη που μελετά τόσο τη δομή και τη συμπεριφορά των μετάλλων και των κραμάτων τους όσο και τις τεχνικές διαχωρισμού, εξευγενισμού και προσαρμογή τους στη βιομηχανική χρήση. Οι διάφορες μεταλλουργικές εργασίες αποτελούν, στο σύνολό τους, ένα τόσο εκτεταμένο πεδίο, ώστε θα ήταν πρακτικά αδύνατη η ενιαία αναφορά τους. Οι επί μέρους περιπτώσεις εξετάζονται λεπτομερέστερα στα διάφορα ειδικά θέματα. Με τον όρο εξαγωγική μ. χαρακτηρίζονται οι τεχνικές προετοιμασίες των μεταλλευμάτων (θραύση, εμπλουτισμός κλπ.), οι διαδοχικές επεξεργασίες που μπορούν να διεξαχθούν σε κάμινους αναγωγικού περιβάλλοντος (πυρομεταλλουργία) και σε ηλεκτρικές κάμινους (ηλεκτρομεταλλουργία) και οι χημικές αντιδράσεις, πάντα με τον σκοπό να διαχωριστεί από το άμορφο μετάλλευμα το μέταλλο σε αρκετά υψηλό βαθμό καθαρότητας. Η βιομηχανική χρήση του μετάλλου μπορεί, ωστόσο, να απαιτήσει περαιτέρω επεξεργασίες, που αφορούν την αύξηση του βαθμού καθαρότητας (επιτυγχάνονται με ηλεκτρολυτικούς εξευγενισμούς στον ηλεκτρικό φούρνο ή στον μετατροπέα) ή τη συνένωση περισσότερων μετάλλων για τον σχηματισμό ενός κράματος, στον οποίο θα βρίσκονται παρόντα και βελτιωμένα τα χαρακτηριστικά των συστατικών. Άλλες επεξεργασίες που συγκαταλέγονται στη μ. είναι οι θερμικές κατεργασίες, με τις οποίες αυξάνονται μία ή περισσότερες ιδιότητες του μετάλλου ή του κράματος, επεμβαίνοντας κυρίως στην κρυσταλλική δομή τους και οι μηχανικές κατεργασίες, οι οποίες περιλαμβάνουν την τήξη στους κατάλληλους τύπους, τις πλαστικές επεξεργασίες, την πρέσα, τη σφυρηλάτηση και την εξέλαση ανάλογα με το μέταλλο και το προϊόν που επιδιώκουμε να προκύψει. Ειδικές μ. ονομάζονται η μ. των κόνεων και η μ. υπό κενόν. Η πρώτη συνίσταται στην αναγωγή του μετάλλου σε μορφή πολύ λεπτής σκόνης και στην ακόλουθη συσσωμάτωση, η οποία πετυχαίνεται είτε με θέρμανση είτε με πίεση είτε και με τις δύο μεθόδους (με αυτήν την τεχνική παράγονται, για παράδειγμα, μόνιμοι μαγνήτες, ψήκτρες για ηλεκτρικές μηχανές και σκληρά κράματα για εργαλεία). Η δεύτερη τεχνική χρησιμοποιείται, όταν θέλουμε να πετύχουμε κράματα ή μέταλλα ιδιαίτερα δραστικά ή ειδικά στην εξαγωγή των φυσαλίδων από τα χυτά αντικείμενα. μεταλλοκεραμική. Μεταλλουργική επεξεργασία, η οποία επιτρέπει να πετυχαίνουμε μεταλλικά τεμάχια συμπαγή με τη συσσωμάτωση σε στερεά κατάσταση μεταλλικών κόνεων (από εδώ προέρχεται ο όρος μεταλλουργία κόνεων) χωρίς να διέλθουν τα υλικά από την τετηγμένη κατάσταση. Η μ., που εφαρμόζεται τόσο στα καθαρά μέταλλα όσο και στα κράματα, παράγει τεμάχια που αποτελούνται από κράματα ακριβώς προσδιορισμένης σύνθεσης, αναμειγνύοντας στη σκόνη, που χρησιμοποιείται για την επεξεργασία, ορισμένες ποσότητες των μετάλλων. Η διαδικασία διαιρείται στις εξής τρεις φάσεις: προετοιμασία των κόνεων, συμπίεση των κόνεων σε τύπους και θέρμανση των συμπιεσμένων τεμαχίων σε αναγωγική ατμόσφαιρα ή στο κενό. Οι μέθοδοι που ακολουθούνται για την επίτευξη κόνεων με κόκκους σχήματος και διαστάσεων κατάλληλων στους διάφορους τύπους επεξεργασίας είναι βασικά η μηχανική επεξεργασία (που εφαρμόζεται με καλά αποτελέσματα μόνο στα εύθραυστα μέταλλα), η αναγωγή των οξειδίων (ιδιαίτερα του σιδήρου, του νικελίου, του χαλκού, του ψευδαργύρου, του μολυβδαίνιου, του βολφραμίου κλπ.), η ηλεκτρόλυση ενός άλατος σε υδατικό διάλυμα (για παράδειγμα χαλκός από θειικό χαλκό, σίδηρος, μόλυβδος, κασσίτερος, κλπ.), η διασκόρπιση και ο ψεκασμός με κατάλληλο ψεκαστήρα του τετηγμένου μετάλλου (για μέταλλα χαμηλού σημείου τήξης) και η συμπύκνωση των ατμών πτητικών μετάλλων. Η συμπίεση τελείται σε μήτρες από χάλυβα υψηλής αντίστασης, όπου οι κόνεις υφίστανται πιέσεις που μεταβάλλονται από 1 έως 10 τόνους ανά τ. εκ. Με τη συμπίεση οι κόκκοι προσκολλώνται ο ένας επάνω στους άλλους, προσδίδοντας στο τεμάχιο την αναγκαία στερεότητα για τις περαιτέρω επεξεργασίες. Η συσσωμάτωση των κόκκων επιτυγχάνεται με θέρμανση των τεμαχίων που προέκυψαν από τη συμπίεση σε μια θερμοκρασία κατώτερη της θερμοκρασίας τήξης, σε κάμινους στις οποίες διατηρείται μια αναγωγική ατμόσφαιρα (αποτελούμενη από υδρογόνο, αμμωνία ή αέριο πλούσιο σε ανθρακικό οξείδιο) με σκοπό να ελαττώσει το λεπτό στρώμα οξειδίου που σχηματίζεται στις επιφάνειες των κόκκων. Η συγκόλληση των κόκκων πραγματοποιείται με διάχυση των ατόμων. Η φάση του ψησίματος των συμπιεσμένων τεμαχίων ονομάζεται σιντερίωση (από το αγγλικό sintering) όρος που επεκτείνεται σε όλη τη μ. διαδικασία. Κατά τη σιντερίωση, τα τεμάχια υφίστανται μια σημαντική συστολή, η οποία υπολογίζεται, όταν μελετώνται οι διαστάσεις των μήτρων. Η μ. εφαρμόζεται και στην παραγωγή μεταλλικών τεμαχίων με πόρους (φίλτρα ειδικού ορειχάλκου, αυτολιπαινόμενα έδρανα, τα οποία έχουν συντελεστή πορώδους 15 - 30%, μπορούν να εμποτιστούν με λάδι) για την παραγωγή μετάλλων με ιδιαίτερα υψηλό σημείο τήξης (ιδιαίτερα το βολφράμιο, το μολυβδαίνιο, το τιτάνιο, το ζιρκόνιο) ή πολύ καθαρών μετάλλων (με αυτόν τον τρόπο παράγεται το βηρύλλιο που χρησιμοποιείται ως επιβραδυντής στους πυρηνικούς αντιδραστήρες). Η μέθοδος χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή κραμάτων ουρανίου, που συνιστούν τα μεταλλοκεραμικά καύσιμα για πυρηνικούς αντιδραστήρες. Η μ. βρίσκει αρκετά ευρεία χρήση, συναγωνιζόμενη τις κανονικές επεξεργασίες, στην παραγωγή μηχανικών τμημάτων, γεγονός που αποδεικνύεται από την ποσοτική σημαντικότητα της παραγωγής μικρών στοιχείων μηχανών και οδοντωτών τροχών τα τελευταία χρόνια. Με τη μέθοδο αυτή μπορούν να επιτευχθούν και κράματα, τα οποία δεν λαμβάνονται με απλή τήξη, όπως για παράδειγμα οι συνδυασμοί μεταξύ μετάλλων με οξείδια και μετάλλων με γραφίτη. Ένας ενδιαφέρων τομέας της μεταλλουργίας είναι η επεξεργασία με θλαστικές παραμορφώσεις. Στη φωτογραφία, μία σφύρα που σφυρηλατεί μεταξύ των δύο τμημάτων της μήτρας το κομμάτι που έχει θερμανθεί για να σχηματιστεί άξονας.

* * *

η

1. η επιστήμη που μελετά τις μεθόδους εξαγωγής τών μετάλλων από τα μεταλλεύματα, τις μεθόδους καθαρισμού τους, τη φύση, τη δομή και τις ιδιότητες τών μετάλλων και τών κραμάτων τους, αλλ. μεταλλουργική

2. βασικός κλάδος τής βιομηχανίας με αντικείμενο την επεξεργασία μεταλλευμάτων και ορυκτών για την παραγωγή μετάλλων και μεταλλοκραμάτων.

[ΕΤΥΜΟΛ. < μεταλλουργός].