Metallurgisk ingenjörskonst är teknikområdet som är dedikerat till att arbeta med metaller. Det omfattar områden inklusive utvinning av metaller från jorden, raffinering av metallmalmer och design och tillverkning av material gjorda av blandningar av metaller, så kallade metallegeringar. Det är oerhört viktigt för områden som tillverkning och konstruktion, såväl som för ett stort utbud av konsumentvaror med metallkomponenter.
Detta teknikområde är vanligtvis uppdelat i två områden, extraktiv metallurgi och fysisk metallurgi. Inom extraktiv metallurgi används metallurgisk ingenjörskonst för att utvinna och förädla metaller som utvinns från jorden. Metaller finns nästan alltid blandade med andra material i mineralfyndigheter som kallas malmer snarare än ensamma och är ofta i kemiska föreningar snarare än i ren elementär form. Innan dessa metaller kan användas måste de först avlägsnas från malmen.
Detta kan göras med en rad olika metoder, beroende på vilken malm det är fråga om. Malmer kan värmas upp för att orsaka fysiska förändringar och kemiska reaktioner i malmen. Kemiska medel kan användas för att orsaka kemiska reaktioner i föreningarna som innehåller metallen. Malmer kan lösas i vatten som värms upp tills de smälter så att metallen kan isoleras genom elektriska processer. När metallen inte längre är kemiskt förenad med andra element, raffineras den för att fysiskt rena den. Alla dessa metoder är beroende av kunskap om metallurgisk teknik.
När metaller väl har erhållits från miljön genom extraktiv metallurgi, är det fysisk metallurgi som använder dem. En av de primära tillämpningarna för metallurgisk teknik är skapandet av metallegeringar genom att kombinera en metall med andra metaller eller icke-metalliska material. Legeringar kan ha egenskaper som skiljer sig från deras beståndsdelar, och en stor variation av legeringar har skapats för att tillhandahålla material för olika uppgifter. Vanligast är att beståndsdelarna i en legering blandas genom att de värms upp så mycket att de smälter och sedan blandas ihop och låter blandningen svalna och stelna. Andra sätt att legera material är också möjliga, såsom att blanda dem i fast pulverform och sedan utsätta dem för hög värme och tryck för att kombinera dem.
Legeringen kan sedan utsättas för en rad olika behandlingsprocesser som förändrar dess mekaniska egenskaper utan att ändra dess kemiska sammansättning. Dessa processer kan vara mekaniska och förändra den kristallina strukturen hos legeringen genom att applicera krafter på den för att orsaka mekanisk påkänning. De kan också innebära uppvärmning av legeringen, eftersom processer som att hålla en legering vid en hög temperatur under långa tidsperioder eller värma upp den och sedan snabbt kyla av den igen genom att sänka ner den i kallt vatten eller olja också kan påverka den kristallina strukturen i vilken atomerna i legeringen är ordnade. Metallurgisk teknik tillämpar vetenskaplig kunskap om egenskaperna hos olika blandningar av ämnen och de fysiska effekterna av olika behandlingar för att utforma en produktionsprocess för att skapa en legering som är bäst lämpad för en given applikation.
Således är metallurgisk ingenjörskonst i centrum för metallproduktionsindustrier som ståltillverkning. Det är mycket viktigt för relaterade områden som byggnadskonstruktion, design av fordon som bilar och flygplan och anläggningsprojekt som broar. Dessutom är metallurgisk ingenjörskonst avgörande för industriell tillverkning av många kapital- och konsumtionsvaror.
De äldsta kända exemplen på metallbearbetning går tillbaka till omkring 7,000 6,000 f.Kr., då människor började använda primitiva vapen och verktyg gjorda av koppar. Vid 3,800 XNUMX f.Kr. använde människor eld för att smälta malmer som innehöll koppar för att göra renare metaller. De första kända konstgjorda legeringarna går tillbaka till XNUMX XNUMX f.Kr., då metallarbetare i Mellanöstern började legera tenn och koppar för att skapa brons, ett mycket mer effektivt material för vapen och verktyg som radikalt skulle forma civilisationens utveckling. Människor i olika delar av världen upptäckte grundläggande metallurgiska processer oberoende av varandra. Dessa händelser föregår idén om ingenjörskonst som en specialiserad professionell eller vetenskaplig disciplin i många tusen år, förstås, men den väsentliga kärnan av metallurgisk ingenjörskonst – att använda kunskap om metaller för att extrahera, forma och omvandla dem för mänskligt bruk – är närvarande.