Metalurji, alaşımlar olarak adlandırılan metalik elementlerin, bunların intermetalik bileşiklerinin ve karışımlarının fiziksel ve kimyasal davranışlarını inceleyen materyal bilimi ve mühendisliği alanını kapsar. Metalurji ayrıca metallerin bir teknolojisidir: bilim üretiminin metallere uygulanması ve tüketiciler ve üreticiler için ürünlerde metal bileşenlerinin mühendisliği. Metallerin üretimi, içindeki cevherleri alabilmek için cevherlerin işlenmesini ve bazen diğer elementler ile metallerin karışımını alaşımlar üretmesini içerir. Metalürji, metal işleme zanaatkârından ayrılır, ancak metal işçiliği metalurjiye dayanır; çünkü tıp, tıp bilimine dayanır, teknik ilerleme için.
Metalurji, demir metalürjisi (bazen siyah metalürji olarak da bilinir) ve demir dışı metalurji veya renkli metalürjiye ayrılır. Demir metalürjisi, demir esaslı prosesleri ve alaşımları içerirken, demir dışı metalurji, diğer metallere dayanan prosesleri ve alaşımları içerir. Demir metal üretimi, dünya metal üretiminin yüzde 95’ini oluşturuyor.
Tarihçesi
İnsanlar tarafından en erken kaydedilen metal, altın gibi görünüyor, ki bunlar ücretsiz ya da “yerli” bulunabilir. Geç paleolitik dönemde kullanılan İspanyol mağaralarda az miktarda doğal altın bulunmuştur, c. M.Ö. 40.000. Gümüş, bakır, kalay ve meteorik demir de doğal formda bulunabilir, bu da erken kültürlerde sınırlı miktarda metal işlemek için kullanılır. Yaklaşık 3000 M.Ö. yılında meteorik demirden yapılan Mısır silahları “cennet hançerleri” olarak oldukça değerlidir.
Bazı metaller, özellikle kalay, kurşun ve bakır (daha yüksek bir sıcaklıkta), cevherlerden kayaçları bir ateş veya yüksek fırında ısıtarak, eritme olarak bilinen bir yöntemle elde edilebilirler. Bu ekstraktif metalürjinin ilk kanıtları M.Ö. 5. ve 6. bin yıllara dayanıyor ve Sırbistan’daki üçü Majdanpek, Yarmovac ve Plocnik’in arkeolojik yerlerinde bulunmuştur. Bugüne kadar, bakır eritilmeye ilişkin en erken kanıt Belovode sitesinde bulunmuştur , Vinoca kültüre ait olan M.Ö. 5500’den itibaren bir bakır baltası da dahil edilmiştir. Erken metallerin diğer belirtileri, Palmela (Portekiz), Los Millares (İspanya) ve Stonehenge (Birleşik Krallık) gibi yerlerde M.Ö. 3. binyıldan beri bulunur. Bununla birlikte, nihai başlangıçlar açık bir şekilde tespit edilemez ve yeni bulgular hem sürekli hem de devam ediyor.
Antik Orta Doğu’nun maden sahaları. Kutu renkleri: arsenik kahverengi, bakır kırmızı, kalay grimsi, demir kırmızı-kahverengi, altın sarı, gümüş beyaz ve siyah kurşun. Sarı alan arsenik bronz, gri alan kalay bronzdur.
Bu ilk metaller tek veya bulunanlardı. M.Ö. 3500 yıllarında, bakır ile teneke birleştirildiğinde, bronz olarak adlandırılan, Tunç Çağı olarak bilinen önemli bir teknolojik kaymayı temsil eden üstün bir metal yapılabileceği keşfedilmiştir.
Demiri cevherden işlenebilir bir metal içine çıkarmak bakır veya kalaydakinden çok daha zor. Süreç Demir Çağını başlayarak M.Ö. 1200 yıllarında Hititler tarafından keşfedilmiştir. Filistinlerin başarısında önemli bir faktör demir çıkarma ve çalıştırmanın sırrıydı.
Demir metalürjideki tarihsel gelişmeler çok çeşitli geçmiş kültür ve uygarlıklarda bulunabilir. Bu antik ve ortaçağ krallıklarını ve Ortadoğu ve Yakın Doğu, eski İran, eski Mısır, eski Nubia ve Anadolu (Eski Türkiye), Antik Nok, Kartaca, eski Avrupa Yunanlıları ve Romalılar, ortaçağ Avrupa, antik ve Ortaçağ Çin, antik ve ortaçağ Hindistan, antik ve ortaçağ Japonya, diğerleri arasında. Yüksek fırının yenilenmesi, dökme demir, hidrolik tahrik çekiçleri ve çift etkili pirinç körük gibi metalürji ile ilgili veya bunlarla ilgili birçok uygulama, uygulama ve cihazlar antik Çin’de kurulmuştur.
Georg Agricola’nın De re metallica adlı 16. yüzyıl kitabı, zamanın maden cevheri, metal ekstraksiyonu ve metalurjisinin madencilikle ilgili gelişmiş ve karmaşık süreçlerini anlatıyor. Agricola, “metalurjinin babası” olarak tanımlanmıştır.
Mikroyapı
Metalografi metalürji uzmanının metallerin mikroyapısını incelemesine olanak tanır.
Metalurji uzmanları, mikroskopik ve makroskopik özellikleri, Henry Clifton Sorby tarafından keşfedilen bir teknik olan metalografiyi kullanarak inceliyorlar. Metalografide, ilgilenilen bir alaşım yassı ve parlak bir şekilde ayna bitirmek için kullanılır. Daha sonra numune, metalin mikro yapısını ve makro yapısını ortaya çıkarmak için kazınabilir. Numune daha sonra bir optik veya elektron mikroskopta incelenir ve görüntü kontrastı kompozisyon, mekanik özellikler ve işlem geçmişi ile ilgili ayrıntılar sağlar.
Genellikle x ışınlarının veya elektronların kırınımını kullanan kristalografi, modern metalurji uzmanının kullanabileceği değerli bir araçtır. Kristalografi, bilinmeyen malzemelerin tanımlanmasına izin verir ve numunenin kristal yapısını ortaya çıkarır. Nicel kristalografi, mevcut numunelerin miktarının yanı sıra, bir numunenin tabi tutulduğu gerginlik derecesini hesaplamak için kullanılabilir.