冶金學檢視原始碼討論檢視歷史
冶金學(英語:metallurgy)屬於材料科學,是研究從礦石中提取金屬,並用各種加工方法製成具有一定性能的金屬材料的學科。冶金學也研究金屬、金屬互化物或其混合物(稱為合金)的物理及化學特性。冶金學也是一門金屬的技術,有關金屬製造的科學,也和金屬零件的工程特性有關。金屬的製造包括從礦石中提煉金屬,以及金屬混合物(或金屬和其他元素的混合物)以製造合金。冶金學和金屬加工的工藝不同,不過金屬加工和冶金學有關,正如隨着技術的發展,醫學和醫學科學有關一樣。
冶金學可以分為鋼鐵冶金學(有時也稱為黑色冶金學)及非鐵金屬冶金學(有時也稱為有色金屬冶金學)。鋼鐵冶金學是有關鐵的合金及其製造,而非鐵金屬冶金學是以不含鐵的合金及其製造為主,世界上的金屬生產中,鐵、鈷、鎳及其有關合金的黑色金屬占了95%[1]。
金屬提取
提取冶金學是由礦石中提出有價值的金屬,且處理成純度較高的金屬。為了要從金屬的氧化物或硫化物中提取金屬,可能會用還原、電解或其他化學方式處理礦石。
提取冶金學主要關注的是冶金給料、濃縮物(有價值的金屬氧化物或硫化物)及尾礦。在開採後,大顆的礦石會粉碎為小的顆粒,每個顆粒可能是濃縮物或是廢棄的尾礦。後續再利用其他方式將顆粒中的濃縮物及尾礦分開。
若礦石及自然環境許可,可以用瀝濾法取代礦石開採。瀝濾法會將礦石中的礦物質溶解在溶液中,再收集溶液,萃取要有價值的金屬。
有時礦石中會包含一種以上的有價值金屬。因此尾礦可以再用來提出其他金屬。有時取得的濃縮物中含有多種金屬,因此需再將不同金屬成分再作分離。
製造
在工業工程的領域中,冶金學和金屬零件的製造有關,其中包括金屬或合金選用、加工成形方式、製品表面的熱處理及表面處理等[2]。冶金學的目的就是達成材料的許多性質之間的平衡,例如成本、重量、拉伸強度、硬度、韌性、抗蝕性、抗疲勞的特性、及在高低溫下的特性等。
為了上述目的,也需考慮零件的工作環境,例如在鹽水的環境中,很容易腐蝕黑色金屬及一些鋁合金,暴露在極低溫環境下金屬會從有延伸性變成容易脆裂,其韌性下降,因此更容易出現裂痕。在周期負載下的金屬會有金屬疲勞,若是環境的應力固定,但是溫度很高,會造成金屬的潛變。
視頻
冶金學 相關視頻
參考文獻
- ↑ 材料工程基礎第八章有色金屬冶金,道客巴巴,2014-1-14
- ↑ 冶金工程,知乎專欄, 2016-6-15