Metal·lúrgia
De Viquipèdia
La metal·lúrgia és la disciplina, dins del domini de la ciència de materials, que estudia el comportament dels elements metàl·lics, els compostos intermetàl·lics i els seus aliatges. També és la tecnologia dels metalls, la manera d'aplicar la ciència per a la seva utilització pràctica, la seva extracció, transformació i elaboració.
Georgius Agricola fou un científic alemany que és considerat el pare de la metal·lúrgia i la siderúrgia gràcies a la seva obra De Re Metallica (Sobre la natura dels metalls, 1556) que és un tractat de referència de les tècniques mineres i d'obtenció i treball dels metalls de l'època.
Taula de continguts |
[edita] Història
La história de la metal·lúrgia és el domini d'estudi de l'arqueometal·lúrgia. El primer metall que va ser treballat per l'home fou el coure, primer a partir de la forma nativa (metàl·lica) modelat a base de cops. Després es va observar que era més fàcil de modelar si era escalfat (fenomen de la mal·leabilització o recuit: eliminació de les dislocacions o defectes de la xarxa cristal·lina) i amb el temps es va descobrir que podia fondre i, en conseqüència, era possible la utilització de motlles per a fer peces iguales. És el període conegut com a eneolític. L'or devia ser conegut després del coure, tot i que també podria ser anterior, mentre que la plata i el mercuri foren coneguts durant la mateixa època que el coure, després es descobririen l'estany, el zinc, el ferro i el plom.
El primer aliatge conegut fou el bronze, composat per coure al que s'afegeix estany per tal d'endurir-lo. L'edat del bronze s'estén a l'Orient Pròxim entre el 3500 aC i el 1200 aC, mentre que a Europa se situa entre el 1800 aC i el 700 aC. La utilització del coure al Orient mitjà es remuntaria a una data anterior a l'any 4000 aC, potser fins i tot vers el 5000 aC. L'aliatge considerat correcte era 90% coure i 10% estany però en un alt percentatge de troballes arqueològiques la proporció és sempre inferior a 94-6.
El coure natiu no era abundant i això va portar a explotar minerals de coure cada cop més pobres, la utilització de l'escalfament per extreure el coure per fusió probablement va portar al descobriment de la transformació del mineral en metall per reducció i a l'aparició del forn baix vers el 1200 aC.
_2006-08-24.jpg)
L'edat del ferro comença cap a l'any 1200 aC al Pròxim Orient, l'Índia antiga i a l'Antiga Grècia (Edat fosca grega) i arriba al nord d'Europa entre el 800 aC i el 700 aC. El ferro fon a una temperatura força més alta que el coure, 1535 ºC el ferro i 1084 ºC el coure, i la reducció al forn baix era imperfecta i creava una bloc d'aspecte esponjós que havia de ser colpejat repetidament amb el martell per tal de treure les impureses. Els primers en desenvolupar la manufactura del ferro foren els Hitites.
El desenvolupament de la metal·lúrgia del ferro es troba a un gran nombre de cultures i civilitzacions al llarg de la història. Els regnes antics d'Orient Pròxim, Antic Egipte, Anatòlia, Cartago, Antiga Grècia, Antiga Roma, Europa antiga i medieval, Xina antiga i medieval, Japó antic i medieval, etc. Durant l'edat mitjana a Europa es va començar a utilitzar la força hidràulica per assegurar una aportació d'aire i augmentar la temperatura, cap el 1450 es va poder fer la primera fosa a un alt forn.
Els metalls coneguts durant l'antiguitat no van variar fins el segle XVIII quan es va descobrir el cobalt (Georg Brandt el 1735) i el bismut (Claude François Geoffroy el 1750). Durant aquest segle es va produir un gran desenvolupament de la siderúrgia, sense el que no hauria estat possible la revolució industrial atès que la producció massiva de ferro i acer va possibilitar la seva utilització a la construcció d'edificis i la fabricació de les màquines de vapor.
El 1827 Friedrich Wöhler va aïllar l'alumini, el 1855 Henry Bessemer va patentar el primer d'una sèrie de procediments que milloraven la producció d'acer, el seguirien altres com el procediment Gilchrist-Thomas (desenvolupar per Sidney Gilchrist Thomas i Percy Carlyle Gilchrist el 1877) o el forn Siemens-Martin (desenvoupat per Pierre-Emile Martin el 1865). A principis del segle XX Paul Héroult va inventar el forn elèctric d'arc (1907) per a l'obtenció d'acer.
Cap a la meitat del segle XX es va començar a produir industrialment metalls com el vanadi, el titani o el beril·li que fins llavors només havien estat utilitzats als laboratoris. Paral·lelament es va començar a desenvolupar nous aliatges, procediments i tècniques per tal de donar resposta a la demanda de la indústria.
[edita] Organització de la indústria
[edita] Les activitats
La metal·lúrgia abasta un gran ventall d'activitats insdustrials :
- Extracció i processament del mineral
- Reciclatge dels metalls
- Foneria (alts forns, fosa i refinat)
- Fabricació de productes en brut per al laminat.
- Transformació de productes en brut en productes semiacabats.
- Fabricació de materials i productes acabats per a la indústria la construcció i el transport.
[edita] Especialitats
Tradicionalment la metal·lúrgia es divideix en tres especialitats principals:
- la metal·lúrgia ferrosa (acer, ferro)
- la metal·lúrgia no ferrosa amb exclusió dels metalls preciosos (alumini, coure),
- la metal·lúrgia dels metalls preciosos (or, plata)
[edita] Metal·lúrgia extractiva
La metal·lúrgia extractiva és l'activitat que s'ocupa de l'obtenció dels metalls purs a partir dels minerals i les menes. Per exemple, per tal d'obtenir un metall a partir d'un òxid o un sulfur el mineral o la mena ha de ser reduïts utilitzant un mètode físic, químic o electrolític.
Un cop han extrets de la mina els minerals i les menes són transportats a les plantes de tranctament on són triturats en petites partícules que són portades a un forn per a la separació del metall dels productes no útils, que en seran els residus del procediment extractiu.
La mineria pot no ser necessària si el mineral pot ser conduït amb un procediment de percolació, que dissol els minerals en una solució que serà recollida i processada per tal d'extreure els metalls.
Les menes contenen sovint més d'un metall de manera que els residus del procediment extractiu d'un metall poden ser ser reutilitzats per a l'obtenció d'un altre metall.
[edita] Aliatges importants
La indústria de la metal·lúrgia tracta metalls com l'alumini, el crom, el coure, el ferro, el magnesi, el níquel, el titani o el zinc que son utilitzats principalment en aliatges. Un dels aliatges més importants és l'acer i s'hi han dedicat molts esforços per tal de comprendre les possibilitats de les combinacions de ferro i carboni, entre els que es troben l'acer, la fosa o el ferro dúctil, aquests aliatges són utilitzats quan el pes i la corrosió no són un problema. L'acer inoxidable o l'acer galvanitzat són utilitzats quan és important disposar d'una gran resistència a la corrosió. Els aliatges d'alumini i magnesi s'utilitzen en aplicacions que requereixen força i lleugeresa.
Els aliatges de coure i níquel (com el Monel) són utilitzats en ambients molt corrosius i en aplicacions on calen materials no magnètics. Per la seva banda, els superaliatges basats en níquel, com l'Inconel, s'utilitzen en aplicacions on hi ha altes temperatures, com els turbocompressors o els intercanviadors de calor.
[edita] Referències
- (llatí) De Re Metallica
- La metal·lúrgia a Silèsia
- Tecnologia del treball del ferro al nordest peninsular en l'ibèric antic i ple (PDF) Tesi doctoral de Jordi Auladell i Marquès. Barcelona, 2004.
- Forjant el passat: recerques arqueològiques entorn la metal·lúrgia del ferro (PDF) Núria Morell i Cortés.
- La Metal·lúrgia del ferro a l'època medieval al Pallars Marta Sancho i Planas, 2005. Lambard : Estudis d'art medieval. Volum: 17. ISSN : 0214-4573
[edita] Vegeu també
