Metalurgie

Metalurgie (česky též hutnictví; z řeckého metallourgos, pracovník s kovem < metallon, kov + ergon, práce) je věda a výrobní odvětví zabývající se získáváním a zpracováním kovů a jejich slitin.

Prakticky se jedná o výrobu železa a oceli, výrobu barevných kovů, a jejich následné zpracování. Významnou úlohu při pochopení a vysvětlení dějů probíhajících v kovech zde sehrává fyzikální metalurgie a též také fyzika kovů.

Historie

Prvním člověkem opracovaným kovem bylo s největší pravděpodobností zlato. V jeskyních, jež se dnes nacházejí na území dnešního Španělska, byla nalezena malá množství metalurgicky zpracovaného zlata ze starší doby kamenné. V eneolitu se objevuje zpracování mědi v oblasti Blízkého východu (5. tisíciletí př. n. l.). Metalurgie se pak do celého světa rozšířila podél řek a pobřeží.^[1] Používání metalurgických postupů při zpracovávání kovů je pak doloženo u mnoha kultur a civilizací. Příkladem jsou antická a středověká království, říše Středního a Blízkého východu, antický Egypt, Anatolie (dnešní Turecko), Incká říše, Řecká i Římská říše v antické Evropě, středověká Evropa, staré i středověké Japonsko, Čína a Indie, atd. Dlouho před tím, než se staly běžnými v Evropě, byly mnohé výrobní postupy a zařízení používané v metalurgii známé v Číně (jde například o vysokou pec, lití železa, výrobu oceli, ale i hydraulické kovací lisy).

Výroba kovů používaných ve strojírenství

Kovy se zpracovávají litím, kováním, tvářením za studena, válcováním, protlačováním, slinováním, kovoobráběním, stříháním a tvářením.

Lití: Roztavený kov se nalije do připravené formy. Používá se i pří výrobě železa a oceli i barevných kovů. Navazuje na ni hutní druhovýroba (větší výrobky).; Existuje řada druhů lití, nejběžnější způsoby představuje lití do pískových nebo voskových forem, tlakové lití, nebo plynulé lití (kontilití).
Kování: Rozpálený kus kovu, náboj, vytvaruje nárazy kladiva či v kovacím lisu (bucharu).
Válcování: Při procesu válcování se náboj posouvá mezi proti sobě položenými válci. Válcování se může provádět za studena i za tepla. Odstup mezi válci je postupně snižován, až se dosáhne (plechu, kolejnice, traverzy) požadované tloušťky vývalku.; Válcováním se vyrábí například i bezešvé trubky.
Protlačování: U této metody dosáhneme požadovaného tvaru protlačováním rozpáleného temperovaného (tzn. kujného) kovu přes matrici.
Slinování: Jako slinování se označuje metoda stlačování kovového prášku ve formě za vysokých teplot.
Kovoobrábění: Kovoobráběcí stroje jsou soustruhy, frézky a vrtačky. Kovoobráběcí postupy se uplatňují pro tvarování kovů pouze za studena, a to řezáním a broušením.
Lisování: Tvar výrobku je vytvářen za studena lisováním pomocí tvářecích strojů – lisů nebo bucharů.
Stříhání a ohýbání: Plechy a tyče jsou stříhány na lisech nebo hydraulických nůžkách a ohýbány do požadovaného tvaru.

Zpracování kovů za studena, jako je válcování, lisování a ohýbání, zvyšuje tvrdost materiálu. V materiálu dochází k mikroskopickým změnám, defektům, a ten se tak stává odolnějším proti dalšímu tvarování.

Pokud je kov zpracován za tepla, a to žíháním, kalením, temperováním, alitováním a cementováním, ovlivní se jeho odolnost proti korozi i mechanické vlastnosti, jako tvrdost a houževnatost.

Žíhání: kov změkčuje a zároveň jej činí houževnatějším.
Kalení a cementování: zvyšují tvrdost. Zakalený kov je velice tvrdý a křehký.
Temperování: se provádí až po kalení a vede ke snížení křehkosti a celkovému zlepšení vlastností kovu.

Svařování a pájení

Je technika používaná ke spojování některých železných kovů s použitím slitin hliníku jako svarového kovu. Spojované materiály jsou obvykle vzájemně podobné slitiny. Tvrdé pájení je technika používaná při spojování železných i neželezných kovů. Svarovým kovem je pak slitina mědi (obvykle mosaz nebo bronz).

Pokovování

Pokovování je nejpoužívanější metoda povrchové úpravy kovů. Metoda spočívá v nanášení tenké vrstvy zlata, stříbra, chromu, zinku nebo jiného kovu na povrch produktu. Pokovování se používá pro zvýšení korozivzdornosti a zlepšení estetických vlastností produktu.

Hutnictví je samostatný průmyslový obor, jenž se zabývá výrobou surových kovů a výrobků z nich. Pod pojmem hutnictví spadá veškerá hutní výroba a to včetně výroby neželezných respektive barevných kovů. Nejznámějším podoborem hutnictví je obor hutnictví železa. Hutnictví je velmi starým oborem lidské činnosti a jako takové je známo už od starověku z doby bronzové.

Na hutnictví často navazuje příbuzný obor slévárenství respektive těžké strojírenství a další obory lidské činnosti jako např. koksárenství, plynárenství popřípadě i chemický průmysl.

Charakteristika hutnictví železa

suroviny: železná ruda, koks, vápenec, voda, kovový šrot, vzduch
nejčastější výrobky: trubky, roury, ocel, kolejnice, traverzy, strojní součásti, odlitky, dráty, plechy, ocelové profily a nosníky
staví se: v místě těžby železné rudy nebo uhlí, v blízkosti dopravních cest
rozmístění (Česko): Třinec, Frýdek-Místek, Ostrava, Nový Bohumín a okolí, v minulosti též Kladno
obvyklé technologie: kontinuální lití, válcování za tepla, válcování za studena, výroba odlitků (slévárny)
doprovodné obory: koksárenství, plynárenství, slévárenství, těžké strojírenství

Významní metalurgové

Edgar Bain (1891–1971)
Adolf Martens (1850–1914)
William Chandler Roberts-Austen (1843–1902)
Adolf Ledebur (1837–1916)

Odkazy

Reference

↑ http://www.ajaonline.org/sites/default/files/AJA1134Amzallag_0.pdf - Nassim Amzallag: From Metallurgy to Bronze Age Civilizations: The Synthetic Theory

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu metalurgie na Wikimedia Commons
Nejvýznamnější povolání a činnosti v metalurgii

Pahýl

Tento článek je příliš stručný nebo postrádá důležité informace.
Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte. Nevkládejte však bez oprávnění cizí texty.

[1] ttp://www.ajaonline.org/sites/default/files/AJA1134Amzallag_0.pdf - Nassim Amzallag: From Metallurgy to Bronze Age Civilizations: The Synthetic Theory

[1]