מטלורגיה

יציקה של ארד מותך

מטלורגיה היא תחום בהנדסת חומרים שחוקר את התכונות המכניות והכימיות של מתכות, ואת השיטות להפקת מתכות ועיבודן. השם בא מהמילה היוונית μεταλλουργός (מטַלורגוס) אשר משמעותו "כורה" או "מעבד מתכות" (μέταλλον, מטַלון: מחצב, מתכת + ἔργον, אֶרגוֹן: עבודה).

המטלורגיה מלווה את האדם משחר האנושות ועד ימינו. זהו אחד מתחומי הטכנולוגיה הראשונים בהם עסק האדם, וכבר בתקופת האבן, לפני כ-8,000 שנה החל האדם לפתח כלים מנחושת. תיארוך פרקים בפרהיסטוריה ובהיסטוריה האנושית משתמש במושגים מטלורגיים: תקופת הברונזה שבה נעשה לראשונה שימוש בסגסוגת (תערובת של מתכות), ואחריה תקופת הברזל. גם הטכנולוגיה המודרנית נשענת על המטלורגיה, מסגסוגות בתוך מעבדי מחשב והתקני סגסוגות זיכרון בגוף האדם, ועד ללוויינים בחלל. מטלורגיה היא תחום מחקר פעיל גם כיום, בהיי-טק כמו גם בענפים מסורתיים כמו תעשיית הרכב.

העיסוק במטלורגיה נחלק לנושאים רבים. כרייה של חומר הגלם להפקת המתכת. הפקת המתכת עצמה מתוך עפרת המתכת, ושיטות שונות ליצירת חומר גלם מתכתי או סגסוגת. עיבוד תרמי (חימום) או עיבוד מכני להשגת הצורה והתכונות הרצויות. חקר התכונות המכניות, וחקר מבנה והרכב המתכת.

היסטוריה

ערך מורחב – מתכת (היסטוריה)

אחת העדויות המוקדמות ביותר לשימוש במתכת נמצאו במיידנפק שבסרביה, שם נמצא גרזן מנחושת שנוצר כשבעת אלפים וחמש מאות שנה לפני זמננו. נמצאו עדויות לשימוש מוקדם יותר במתכות בתכשיטים, וקשה לקבוע מהו השימוש המוקדם ביותר כי הממצאים הארכאולוגיים מתעדכנים תדיר.

שימוש מוקדם במתכות כלל רק מתכות אשר נמצאות בצורתן המתכתית בטבע. אלו כללו ברזל ממטאוריטים, כסף, נחושת ובדיל. לפני כ-5,500 שנה החלה תקופת הברונזה, עם תחילת הפקת בדיל ונחושת בחימום סלעים מסוימים ושילובם ליצירת ארד (ברונזה).

הפקת ברזל מעפרות ברזל קשה יותר, וכנראה נתגלתה על ידי החיתים לפני כ-3,200 שנה, תוך תחילת תקופת הברזל.

פיתוח הידע בהפקה ושימוש בברזל התקדם במידות שונות ברחבי אירופה ואסיה, במיוחד באימפריה הרומית, ובמידה פחותה כנראה בסין הקדומה, והמשיך להתפתח בימי הביניים.

ראשית המטלורגיה המודרנית מיוחסת לגאורגיוס אגריקולה עם ספרו דה רה מטליקה מהמאה ה-16, בו תיאר כריה של עפרות מתכת, הפקת המתכת ועיבודה. אגריקולה נחשב ל"אבי המטלורגיה".

הפקת מתכת

ערכים מורחבים – כרייה, היתוך מתכת
סלע בוקסיט, אחת העפרות מהן מפיקים אלומיניום

תהליך הפקת מתכות מתחיל בכרייה, כלומר הוצאת המתכת מהאדמה. רוב המתכות (ברזל, אלומיניום) לא נמצאות בצורתן המתכתית אלא כעפרת מתכת, כלומר קשורות בתחמוצת, מתוכה יש להפיק את המתכת.

הפקת המתכת מעפרה היא תהליך מורכב, הדורש חיזור של החמצן. התהליך הנפוץ, שמשמש למתכות רבות בהן ברזל ונחושת, בדרך הוא התכה של העפרה, עם גורם מחזר שהוא בדרך כלל פחמן הנקשר לחמצן בצורה של פחמן חד-חמצני ודו-חמצני. לרוב יש צורך להשתמש בתלחים (פלוקס, באנגלית: Flux), שהוא חומר המכיל סידן פחמתי כגון אבן גיר, כדי להסיר מתכות זרות. ישנן מתכות, כמו אלומיניום וכספית, להן התהליך הזה אינו מתאים, והן מופקות בשיטות ייחודיות שונות.

לאחר קבלת חומר הגלם הנקי הוא עובר יציקה, שהוא תהליך הקירור של המתכת עד להתמצקות בצורה הרצויה. שילוב של מתכות שונות או חומרים אל-מתכתיים בסגסוגת, כמו גם בקרת הצורה ומהירות הקירור, מאפשרים לקבוע את תכונות המתכת בהמשך, כמו חוזק, אלסטיות, קושי, מוליכות חשמלית ונקודת התכה.

תהליכים לעיבוד מתכות

תכונות המתכת תלויות בהרכבה הכימי, אך גם בתהליך שהמתכת עוברת: ביצירת הנתך, וביצירת הצורה הסופית של חומר הגלם ושל המוצר הסופי. עיבוד מתכת (Metalworking) הוא פעולה לשינוי תכונות המתכת. הפעולות נחלקות באופן גס לטיפולים תרמיים ומכניים.

טיפולים תרמיים

  • התכה - חימום המתכות לצורך יצירת נוזל, הפרדת מתכות שונות או יציקתן.
  • זיקוק - הפרדת מתכות מותכות.
  • יציקה - תהליך שבו מתכת מותכת מונחת בתבנית להתקררות וקבלת צורה.
  • הרפיה - תהליך חימום לטמפרטורה נמוכה יחסית, שמטרתו הרפיה של מאמצים שהצטברו בחומר עקב עיבוד מכני.
  • חיסום - חימום המתכת וקירור מהיר, במטרה לשנות את מבנה הפאזות במתכת להשגת תכונות רצויות, באופן שלא כולל התכה של המתכת ומשנה מעט ככל האפשר את צורתה.
  • זיקון - שיטה לטיפול תרמי שנועדה לחזק חומרים חשילים.
  • מטלורגית אבקות - יצירת מתכת בטכנולוגית אבקות, הנפוצה בייצור קרמיקה: חומר הגלם הוא אבקת מתכת, שעובר כבישה בתבנית, ואחריה חימום (ללא התכה) הנקרא סינטור. בתהליך הסינטור גרגרי האבקה מתחברים ליצירת חומר מוצק ומלא ברובו, ליצירת מתכת בעלת צורה מסוימת ותכונות ייחודיות. בדרך כלל נשארים בתהליך חללים בחומר, והוא פריך יותר ובעל חוזק נמוך יותר מחומר שנוצר ביציקה ועבר תהליכי עיבוד.

עיבוד מכני

סרטון הדגמה של תהליך ערגול לדיקוק לוח מתכת

עיבוד מכני יכול להעשות גם בטמפרטורה גבוהה או נמוכה מטמפרטורת החדר, להשגת תכונה מסוימת.

  • ערגול (Rolling)
  • ריקוע (Stamping) - דיקוק של החומר באמצעות דפיקה עליו. משמש ליצירת לוחות מתכת ועלי מתכת (כמו עלי זהב).
  • חישול (forging)
  • שיחול (אקסטרוזיה, extrusion) - תהליך שבו המתכת נלחצת דרך פתח בעל צורה מסוימת, לקבלת צורת מוט בעל חתך בצורה הרצויה.
  • משיכה (Drawing) - נותן למתכת צורת מוט או חוט באמצעות מאמץ מתיחה.

חקר ואפיון מתכות

חקר המתכות הוא תחום אשר מקשר בין המבנה הכימי והגבישי של פאזות המתכת, לתכונות שלה, בעיקר תכונות מכניות. לכן גם כלי המחקר נחלקים לשיטות אשר מאפיינות את מבנה החומר, ושיטות למדידת התכונות המכניות (תכונות שאינן מכניות לא נחשבות בתחום המטלורגיה).

מדידת תכונות מכניות

חוזק - אחת התכונות המרכזיות בחשיבותה עבור מתכת היא החוזק, שנמדד בניסוי מתיחה: כאשר מותחים דגם בעל שטח חתך ידוע, חוזק המתיחה של החומר הוא מאמץ המתיחה המרבי שבו החומר עומד. באופן מקביל נמדדים חוזק לחיצה, גזירה, פיתול, כפיפה.

מדידת קשיות - קשיות היא מידת ההתנגדות של החומר לשינוי קבוע בצורתו. קשיות נמדדת בחריצה, במכשיר סקלרומטר, או בדקירה באמצעות דוקרן בכוח מסוים ומדידת גודל החריץ שנשאר לאחר הסרתו. קיימות שיטות דוקרן שונות המתאימות לטווח קשיות שונה של החומר. השיטות הנפוצות למתכות: קשיות רוקוול, שיטת ויקרס ושיטת ברינל.

מודול האלסטיות - הוא היחס בין מאמץ (כוח ליחידת שטח בחומר) למעוות (שינוי בממדי החומר) בתחום האלסטי, או בניסוח פשוט יותר, ההתנגדות של החומר לשינוי קטן בצורתו באמצעות כוח חלש. שינוי אלסטי חוזר למצבו המקורי כאשר הכוח מוסר.

עייפות החומר - העמסה חוזרת מספר רב של פעמים, בעומס קטן מחוזק החומר.

מדידת מבנה

מבנה הגרעינים ופאזות של סגסוגת ברונזה-אלומיניום

מתכת אופיינית היא בעלת מבנה גבישי, אך אינה מורכבת מגביש יחיד גדול ומושלם, אלא מהרבה גבישונים, או גרעינים בעגה המטלורגית (crystallite או grain). גודל הגרעין הוא אחד הגדלים המשפיעים ביותר על התכונות המכניות של המתכת. בנוסף קיימים פגמים בגבישים מסוגים שונים, שניתנים לאפיון. אם המתכת היא סגסוגת המורכבת מחומרים שונים, יכולות להיות פאזות שונות ומורכבות עבור צירופי סגסוגת וטיפולים תרמיים שונים.

השיטה המרכזית המשמשת לחקר מבנה המתכת היא מטלוגרפיה. המטלוגרפיה באופן טיפוסי כוללת את חיתוך החומר, ליטוש, איכול (etching) שמותאם למתכת המסוימת ולתופעה הנחקרת ומטרתו להבליט את הפרטים הרצויים, וצילום במיקרוסקופ. בדרך כלל מתעניינים במיקרומיבנה של החומר, שהוא הפאזות השונות של המתכת, גודל הגרעין ופגמים גדולים.

שיטה מרכזית נוספת היא קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן שבעזרתה מוצאים את הפאזות השונות בחומר וגם מעריכים את גודל הגרעין וקיום פגמים. הבסיס לשיטה הוא הקרנת החומר בקרני רנטגן ומדידת זוויות ההחזרה. מתוך זוויות ההחזרה ניתן לחשב את מבנה גבישי החומר לפי חוק בראג.

ראו גם

קישורים חיצוניים

Read other articles:

  لمعانٍ أخرى، طالع ذات (توضيح). هذه المقالة يتيمة إذ تصل إليها مقالات أخرى قليلة جدًا. فضلًا، ساعد بإضافة وصلة إليها في مقالات متعلقة بها. (أبريل 2023) ذات النوع برنامج حواري تقديم سامي الجابر عدد المواسم 2 الإصدار القناة القناة السعودية عرض لأول مرة في 2022 تعديل مصدري - تعدي

Het Verdrag van Parijs (ook wel Vrede van Parijs, Eerste Verdrag van Parijs of Eerste Vrede van Parijs genoemd) op 30 mei 1814 was een vredesverdrag waarmee de Zesde Coalitieoorlog tegen Napoleons Franse Keizerrijk werd beëindigd. Het was een van de eerste stappen in de herverdeling van Europa na de nederlaag van Napoleon, waaronder de vereniging van het huidige Nederland en België tot één staat, het Verenigd Koninkrijk der Nederlanden, in personele unie met Luxemburg, onder Willem I. Het...

Le jeu de quilles de six en Aquitaine *  Inventaire du patrimoine culturelimmatériel en France Domaine Jeux Lieu d'inventaire Nouvelle-AquitaineLandesPyrénées-AtlantiquesBéarnHaute-Garonne * Descriptif officiel Ministère de la Culture (France) modifier  Le jeu de quilles au maillet est un jeu traditionnel gascon qui a été réhabilité comme jeu d’équipe et non comme jeu d’argent, dès 1973 par des initiations et des concours amateurs. Le jeu de quilles de six/quill...

Onthophagus consentaneus Klasifikasi ilmiah Kerajaan: Animalia Filum: Arthropoda Kelas: Insecta Ordo: Coleoptera Famili: Scarabaeidae Genus: Onthophagus Spesies: Onthophagus consentaneus Onthophagus consentaneus adalah spesies kumbang yang berasal dari genus Onthophagus dan famili Scarabaeidae. Kumbang ini juga merupakan bagian dari ordo Coleoptera, kelas Insecta, filum Arthropoda, dan kingdom Animalia. Kumbang ini memiliki antena yang terdiri dari plat yang disebut lamela. Referensi Bisby F....

1903 military coup against King Alexander I of Serbia; Peter I installed You can help expand this article with text translated from the corresponding article in Spanish. Click [show] for important translation instructions. Machine translation, like DeepL or Google Translate, is a useful starting point for translations, but translators must revise errors as necessary and confirm that the translation is accurate, rather than simply copy-pasting machine-translated text into the English Wikipedia...

Singaporean multinational banking and financial services corporation Oversea-Chinese Banking Corporation LimitedThe OCBC Centre, located on the southern bank of the Singapore River houses the corporate headquarters of OCBC Bank.Native name華僑銀行TypePublicTraded asSGX: O39 Straits Times Index componentIndustryBankingFounded31 October 1932; 91 years ago (1932-10-31)[1]FounderTan Ean KiamLee Kong ChianHeadquartersOCBC Centre, SingaporeArea servedSoutheast Asia and...

Pour les articles homonymes, voir Couvent de la Visitation. Couvent de la Visitation (Premier) Présentation Culte Catholique romain Type Couvent Rattachement Archidiocèse de Rouen Protection  Classé MH (1862) partiellement Géographie Pays France Région Normandie Département Seine-Maritime Ville Rouen Coordonnées 49° 26′ 50″ nord, 1° 05′ 58″ est Géolocalisation sur la carte : Seine-Maritime Géolocalisation sur la carte : Fran...

2023 single by the Kolors ItalodiscoSingle by the KolorsLanguageItalianReleased5 May 2023GenreItalo discoLength3:19LabelWarnerSongwriter(s) Stash Fiordispino Davide Petrella The Kolors singles chronology Blackout (2022) Italodisco (2023) Music videoItalodisco on YouTube Italodisco is a song by Italian rock band the Kolors, released on 5 May 2023 through Warner. It topped the Italian chart in July 2023, and also reached the top 10 in Poland, Lithuania, Switzerland and Austria. The English vers...

Иодид натрия Общие Хим. формула NaI Физические свойства Состояние Кристаллическое вещество Молярная масса 149,89424 г/моль Плотность 3,67 г/см³ Термические свойства Температура  • плавления 660 °C  • кипения 1304 °C Классификация Рег. номер CAS 7681-82-5 PubChem 5238 Ре...

1977 European Athletics Indoor ChampionshipsTrack events60 mmenwomen400 mmenwomen800 mmenwomen1500 mmenwomen3000 mmen60 m hurdlesmenwomenField eventsHigh jumpmenwomenPole vaultmenLong jumpmenwomenTriple jumpmenShot putmenwomenvte The women's 60 metres hurdles event at the 1977 European Athletics Indoor Championships was held on 12 March in San Sebastián.[1][2] Medalists Gold Silver Bronze Lyubov Nikitenko Soviet Union Zofia Filip Poland Rita Bottiglieri Italy R...

Indian activist, newspaper editor, politician (1912–1977) Yashwant AmbedkarAmbedkar in 19702nd president of the Buddhist Society of India[1]In office27 June 1957 (1957-06-27) – 17 September 1977 (1977-09-17)Preceded byB. R. AmbedkarSucceeded byMeera AmbedkarMember of Maharashtra Legislative CouncilIn office1960 (1960)–1966 (1966)Editor of JanataIn office1942 (1942)–1956 (1956)Editor of Prabuddha BharatIn office1956...

Quinten Hermans Datos personalesNacimiento Amberes, Bélgica29 de julio de 1995 (28 años)Altura 1,74 m (5′ 9″)Peso 62 kg (136 lb)Carrera deportivaRepresentante de Bélgica BélgicaDeporte CiclismoDisciplina Ciclocrós y rutaEquipo Alpecin-DeceuninckTrayectoria Equipos profesionales 2014-20192020-20222023- Telenet-FideaWantyAlpecin-Deceuninck [editar datos en Wikidata] Quinten Hermans (Amberes, Bélgica, 29 de julio de 1995) es un ciclista belga que desde 202...

Railway station in Worcestershire, England Not to be confused with Worcester Park railway station. Worcestershire ParkwayThe Cross Country Route platforms at Worcestershire ParkwayGeneral informationLocationNorton, WychavonEnglandCoordinates52°09′20″N 2°09′39″W / 52.1556°N 2.1609°W / 52.1556; -2.1609Grid referenceSO890508Managed byGreat Western RailwayPlatforms3Other informationStation codeWOPKey dates23 February 2020OpenedPassengers2019/20  25,478...

نادي تشزنا لكرة القدم الاسم الكامل نادي تشزنا لكرة القدم Associazione Calcio Cesena اللقب حصان البحر – Cavallucci Marini الاسم المختصر تشزنا تأسس عام 1940 الملعب ملعب دينو مانوزي، تشزنا، إيطاليا(السعة: 23.860) البلد إيطاليا  الدوري الدوري الإيطالي موسم 2009–10 الدرجة الثانية الرابع الإدارة المال�...

Something for nothing (1940) Máquina de Rube Goldberg desarrollando una simple tarea de una manera compleja. Una máquina de Rube Goldberg es un aparato excesivamente sofisticado que realiza una tarea muy simple de una manera deliberadamente indirecta y elaborada, normalmente haciendo uso de una reacción en cadena. Primero apareció en el Webster's Third New International Dictionary, definida como: «llevar a cabo algo, de una manera redundante extremadamente compleja, que real o aparenteme...

Ireland Template‑class Ireland portalThis template is within the scope of WikiProject Ireland, a collaborative effort to improve the coverage of Ireland on Wikipedia. If you would like to participate, please visit the project page, where you can join the discussion and see a list of open tasks.IrelandWikipedia:WikiProject IrelandTemplate:WikiProject IrelandIreland articlesTemplateThis template does not require a rating on Wikipedia's content assessment scale. Trains Template‑class Trains�...

2007 video game 2007 video gameHarvest Moon DS: Island of HappinessDeveloper(s)Marvelous InteractivePublisher(s)JP: Marvelous InteractiveNA: Natsume Inc.EU: Rising Star GamesProducer(s)Hikaru NakanoArtist(s)Igusa MatsuyamaComposer(s)Noriko IshidaEri YasudaYousuke AgouSeriesStory of SeasonsPlatform(s)Nintendo DSReleaseJP: February 1, 2007NA: August 26, 2008EU: December 12, 2008AU: March 26, 2009Genre(s)SimulationMode(s)Single player Harvest Moon DS: Island of Happiness, known simply as Harvest...

الدوري المصري الممتاز تفاصيل الموسم 2016–17 البلد مصر  المنظم الاتحاد المصري لكرة القدم  البطل الأهلي (اللقب التاسع والثلاثون) الهابطون نادي أسوان،  ونادي الشرقية،  ونادي النصر للتعدين  دوري أبطال أفريقيا الأهليمصر للمقاصة كأس الاتحاد الأفريقي الزمالكالمصري م...

Mystic River (film)OverblikOriginaltitelMystic RiverDansk titelMystic RiverGenreMysterie, Drama & KrimiInstrueret afClint EastwoodManuskript afBrian HelgelandBaseret påMystic River MedvirkendeSean Penn, Tim Robbins, Kevin BaconFotograferingTom Stern KlipJoel Cox ScenografiHenry Bumstead Musik afClint Eastwood Produceret afJudie Hoyt,Robert Lorenz,Clint Eastwood DistributørWarner Bros. Udgivelsesdato2003Censur15 årLængde138 min. OprindelseslandUSA,Australien SprogAmerikanskNomineringer...

Paghimo ni bot Lsjbot. Litoria aruensis Hulga sa Pagkapuo Wala pa matino  (IUCN 3.1)[1] Siyentipikinhong Pagklasipikar Kaginharian: Animalia Ka-ulo: Chordata Kasipak-ulo: Vertebrata Kahutong: Amphibia Kahanay: Anura Kabanay: Hylidae Kahenera: Litoria Espesye: Litoria aruensis Siyentipikinhong Ngalan Litoria aruensis(Horst, 1883) Kaliwatan sa baki ang Litoria aruensis[2]. Una ning gihulagway ni Rutger Horst ni adtong 1883.[3] Ang Litoria aruensis sakop sa kahenera ...