در فرهنگ لغت متالورژی این گونه تعریف شده است :

«متالورژی علمی است که به بررسی روش های استخراج و تصفیه فلزات از سنگ معدن و آماده سازی آن ها می پردازد.»

امروزه علم متالورژی به جستجو و تحقیق بیشتری درباره فلزات می پردازد. متالورژی فراتر از بررسی، اصلاح و استخراج فلزات از سنگ معدن است. متالورژی دانش تشریح خواص، رفتار و ساختار داخلی فلزات است. متالورژی همچنین درباره تغییر خواص فلز با انجام عملیات خاص نیز تحقیق می کند. متالورژی این امکان را فراهم می آورد که یک خصوصیت فلزی متناسب با کاربرد آن انتخاب شود.

متالورژی به بررسی فلزات و آن چه تحت عنوان رفتار فلزات شناخته می شود، می پردازد. این جتسجو توسط متالورژیست ها انجام می شود. از متالورژیست ها به عنوان دانشمندانی که به بررسی دقیق ساختار داخلی فلزات می پردازند، یاد می شود. بررسی این تغییرات ساختاری در حین سرد یا گرم کردن تحت شرایط خاص انجام می شود. متالورژی تمام فلزات را بررسی می کند، شکل 1. در متالورژی آهنی، فلزاتی بررسی م شود که آهن جزء اصلی تشکیل دهنده آن است. متالورژی غیر آهنی مطالعه فلزاتی است که در آن آهن عنصر آلیاژی اصلی نمی باشد ( مثل آلومینیوم، مس و تیتانیوم ).

 

آهن و فولاد مهم ترین موادی هستند که در متالورژی آهنی مورد بررسی قرار می گیرند. برای به دست آوردن خواص مناسب، عناصر آلیاژی خاصی به آهن و فولاد اضافه می شود، شکل 2. پیش بینی رفتار داخلی آهن و فولاد حین حرارت دادن، سریع سرد کردن، تاب کاری، بازپخت و دیگر فرایندهای عملیات حرارتی به یک رقابت جذاب بین متالورژیست ها تبدیل شده است. فولاد تحت تغییرات جالبی قرار می گیرد و یک متالورژیست می تواند این تغییرات را بر اساس ترکیب فولاد و عملیات حرارتی انجام شده بر آن پیش بینی کند.

 

مثال های کاربردی از متالورژی در صنعت متالورژیست بر اساس بررسی های متالورژیکی مسائل صنعتی را حل می کنند. از همه فرایند های متالورژی در این مثال ها استفاده می شود که نشان دهنده اهمیت متالورژی در صنعت است.

مثال 1 مسئله: چرخ دنده ای در یک ماشین تحت نیروهای زیاد به طور پیوسته کار می کند و دندانه های آن به سرعت ساییده می شود، شکل3. از یک ماده سخت و مستحکم به عنوان چرخ دنده استفاده می شود تا در برابر سایش مقاومت کند، اما مواد سخت و مستحکم ترد هستند و تحت بارگذاری های سیکلی ترک می خورند و می شکنند.

راه حل : برای حل این مسئله از فرآیند متالورژیکی به نام سخت کاری سطحی استفاده می شود. سخت کاری سطحی باعث ایجاد سطحی سخت بر فلز می شود که مغز داخلی آن نرم و انعطاف پذیر است ( کار پذیر ).

 

مثال 2 مسئله : در عملیات خاص تولید، 5 شکاف نامظم در یک دیسک بزرگ و نازک ایجاد شده است، شکل4. شکاف ها باید با دقت ابعادی نزدیک به 025/0 ± ماشین کاری شوند، سپس شکاف ها بریده شده و در یک ماشین تجاری نصب شود و پس از تنظیم ماشین به کار بیفتد. مسئله از این جا به وجود می آید که بعد از این که ماشین به مشتری تحویل داده شد، دیسک اعوجاج می یابد و بعد از 2 ماه ماشین از کار می افتد. ماشین کاری باعث ایجاد تنش های داخلی در دیسک شده و در هنگام استفاده از آن تنش ها آزاد می شود و باعث اعوجاج دیسک می شوند. این اعوجاج باعث ایجاد اصطکاک بین دیسک و قطعات در تماس شده که در نهایت باعث از کار افتادن دستگاه می شود.

راه حل : این مسئله با فرایند متالورژیکی تاب کاری قابل حل است. تاب کاری عملیات حرارتی خاصی است که باعث آزاد سازی تنش های داخلی فلز می شود. در مورد این مسئله تاب کاری باعث آزاد سازی تنش در دیسک شده لذا قبل از ترک ماشین از کارخانه باید کاملا تنش زدایی شود.

 

مثال 3 مسئله : ابزار برشکاری باید سخت باشد، به دقت سنگ زده و تیز شود. ماده ابزار برشکاری باید فلزات را به دقت و به راحتی برش دهد. بعد از مدتی استفاده، ابزار برشکاری تیزی خود را از دست داده و به شدت ساییده می شود و کارایی خود را از دست می دهد.

راه حل : از دانش متالورژی برای حل این مسئله استفاده می شود. برررسی های میکروسکوپی نشان می دهد که باید این ابزار تحت عملیات بازگشت قرار بگیرد، شکل 6. بازگشت دادن یعنی رساندن فلز به دمای نرمی آن. بازگشت دادن یک فرایند متالورژیکی مفید است که باعث آزاد سازی تنش های داخلی شده و اعوجاج و ترک های میکروسکوپی در قطعه را اصلاح می کند. در مورد این ابزار، استفاده نکردن از عملیات بازگشت موجب از بین رفتن آن شده است.

 

مثال 4 مسئله : تیغه ی برش که در شکل 7 نشان داده شده است برای برش کاغذ استفاده می شود، لذا باید بسیار تیز و مستحکم باشد. مسئله این است که این تیغه برش های صاف و تمییزی را ایجاد نمی کند.

راه حل : برای سخت کردن و استحام بخشی این ابزار برشکاری از فرایند متالورژیکی سخت کاری استفاده می شود. سخت کاری باعث اعوجاج می شود که مانع از برش های صاف و تمییز می شود. برای حل این مسئله از فرایند متالورژیکی سرد کردن در هوا استفاده می شود. به علاوه متالورژیست می تواند فولاد ابزار پرآلیاژ را برای برش کاغذ پیشنهاد کند.

 

 

 

علت مطالعه متالورژی چیست؟

صنایع جدید به دانش متالورژی وابسته هستند. تقریباً هر محصولی تحت تاثیر رفتار فلز و آلیاژ به کار گرفته شده در تولید آن است. مهندسین، تکنسین ها، طراحان، نقشه کش ها، تولید کنندگان ابزار، قالب گیرها و ماشین سازها باید مهارت لازم در انتخاب مواد و آگاهی از فرایندهای عملیات حرارتی را داشته باشند. مدیران تولید و خریداران باید از اصطلاحاتی نظیر انعطاف پذیری، سخت کردن سطحی، نرماله کردن و سخت گردانی اطلاع داشته باشند. کارگران، پرسنل سرویس کار و کارشناسانی که علت شکست تجهیزات را بررسی می کنند باید درک کاملی از ترک خوردن و سایش قطعات داشته باشند و بتوانند نوع آزمون های مورد نیاز را تشخیص دهند. بیش از 5000 سال است که فولاد ها استفاده می شوند. نوک نیزه ها و دیگر سلاح ها عملیت حرارتی می شوند و این در حالی است که هیچ گونه اطلاعات متالورژیکی از فرایندهای سخت کردن سطحی نداشته اند. امروزه، تکنولوژی در حال پیشرفت سریع است. حجم دانش در 50 سال اخیر دو برابر شده است. بیش از 90 درصد دانشمندانی که این حجم دانش را کشف کرده اند، زنده هستند. دانش آموختگان متالورژی هر روز افق های تازه ای از علم را فرا روی بشر قرار می دهند.