Metallurgie

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Metallurgie (Oud-Grieks: μέταλλον métallon = "metaal, erts", oorspr. "mijn, steengroeve, groeve waar naar mineralen wordt gezocht" en ἐργον ergon = "werk") is de praktijk en de wetenschap om ertsen te vinden en winnen en bewerken tot metaal. De wetenschap is een deelgebied van de materiaalkunde dat zich bezighoudt met de studie van de natuurkundige en scheikundige gedragingen van de metalen en hun mengsels, de legeringen. Het deelgebied extractieve metallurgie wordt soms ook kortweg metallurgie genoemd en houdt zich bezig met het winnen van metalen uit ertsen of afvalstromen.

In tegenstelling tot andere ingenieurs bestudeert een metallurg de invloed van de samenstelling en de behandelingen op de microscopische structuur van metalen en van de structuur op hun eigenschappen. De metallurg bestudeert de structuur die ten grondslag ligt aan de specifieke eigenschappen die de mechanische, elektrische, of bouwkundige ingenieur nodig heeft. De technieken om de structuur te bestuderen worden metallografie genoemd.

Men wil uiteindelijk de volgende eigenschappen bereiken:

Technologisch behelst de metallurgie verschillende stappen, na de winning van het erts, tot de productie van een bruikbaar voorwerp.

Extractieve metallurgie[bewerken]

Fotothek df n-08 0000567.jpg

De eerste stap is de extractieve metallurgie, waarin onderscheid gemaakt wordt tussen:

  • pyrometallurgie: de reactie (bijvoorbeeld reductie van het oxide tot metaal) wordt gestimuleerd door warmte. Enkele veelgebruikte installaties zijn de hoogoven, het wervelbed en de elektrische boogoven.
  • hydrometallurgie: de reacties verlopen in een waterig milieu. Voorbeelden van technieken zijn logen en precipitatie.
  • elektrowinning: elektrische stroom zorgt voor de reductie van het metaalion naar het metaal. Dit kan in waterig milieu gebeuren (bijvoorbeeld voor zink), maar ook in gesmolten zouten, zoals voor aluminiumproductie.

De samenstelling van legeringen is hierbij van groot belang. Hoogwaardig staal bestaat uit ijzer met een groot aantal toevoegingen, die zijn eigenschappen, bijvoorbeeld de sterkte, beïnvloeden.

Warmtebehandelingen[bewerken]

Voordat het materiaal gegoten is zijn er verscheidene warmtebehandelingen om de gewenste eigenschappen te bereiken:

Door bijvoorbeeld een werkstuk snel af te koelen, of juist heel geleidelijk, wordt de microstructuur beïnvloed. Een voorbeeld is het harden van staal door het af te schrikken, waarbij martensiet wordt gevormd.

Vormgeving[bewerken]

Hoofdartikel: vormgevingstechniek

Ook de vorm kan worden aangepast met een vormgevingsstap:

en ook hierbij verandert de microstructuur en de eigenschappen. Staaldraad wordt bijvoorbeeld vele malen sterker door hem te trekken, omdat de perlietstructuur meer volgens de trekas georiënteerd wordt.

Zie ook[bewerken]