Le génie métallurgique est le domaine de l’ingénierie dédié au travail des métaux. Il englobe des domaines tels que l’extraction de métaux de la terre, le raffinage des minerais métalliques et la conception et la production de matériaux fabriqués à partir de mélanges de métaux, appelés alliages métalliques. Il est extrêmement important pour des domaines tels que la fabrication et la construction, ainsi que pour une vaste gamme de biens de consommation comportant des composants métalliques.
Ce domaine de l’ingénierie est généralement divisé en deux domaines, la métallurgie extractive et la métallurgie physique. Dans la métallurgie extractive, l’ingénierie métallurgique est utilisée pour extraire et affiner les métaux extraits de la terre. Les métaux se trouvent presque toujours mélangés à d’autres matériaux dans des gisements minéraux appelés minerais plutôt que seuls et sont fréquemment sous forme de composés chimiques plutôt que sous forme élémentaire pure. Avant de pouvoir utiliser ces métaux, ils doivent d’abord être extraits du minerai.
Cela peut être fait avec un certain nombre de méthodes différentes, selon le minerai en question. Les minerais peuvent être chauffés pour provoquer des changements physiques et des réactions chimiques dans le minerai. Des agents chimiques peuvent être appliqués pour provoquer des réactions chimiques dans les composés contenant le métal. Les minerais peuvent être dissous dans de l’eau chauffée jusqu’à ce qu’ils soient fondus afin que le métal puisse être isolé par des processus électriques. Une fois que le métal n’est plus lié chimiquement à d’autres éléments, il est ensuite raffiné pour le purifier physiquement. Toutes ces méthodes dépendent de la connaissance de l’ingénierie métallurgique.
Une fois que les métaux ont été extraits de l’environnement par la métallurgie extractive, la métallurgie physique est ce qui les met à profit. L’une des principales applications de l’ingénierie métallurgique est la création d’alliages métalliques en combinant un métal avec d’autres métaux ou matériaux non métalliques. Les alliages peuvent avoir des propriétés différentes de celles de leurs composants, et une grande variété d’alliages a été créée pour fournir des matériaux pour différentes tâches. Le plus souvent, les substances constitutives d’un alliage sont mélangées en les chauffant suffisamment pour qu’elles fondent, puis en les mélangeant ensemble et en laissant le mélange refroidir et se solidifier. D’autres moyens d’alliage des matériaux sont également possibles, tels que les mélanger sous forme de poudre solide puis les soumettre à une chaleur et une pression importantes pour les combiner.
L’alliage peut ensuite être soumis à un certain nombre de traitements différents qui modifient ses propriétés mécaniques sans modifier sa composition chimique. Ces processus peuvent être mécaniques, altérant la structure cristalline de l’alliage en lui appliquant des forces pour provoquer une contrainte mécanique. Ils peuvent également impliquer de chauffer l’alliage, car des processus tels que le maintien d’un alliage à haute température pendant de longues périodes ou son chauffage puis son refroidissement rapide en l’immergeant dans de l’eau froide ou de l’huile peuvent également affecter la structure cristalline dans laquelle les atomes de l’alliage sont disposés. L’ingénierie métallurgique applique les connaissances scientifiques des caractéristiques de différents mélanges de substances et des effets physiques de différents traitements pour concevoir un processus de production afin de créer un alliage le mieux adapté à une application donnée.
Ainsi, l’ingénierie métallurgique est au centre des industries de production de métaux telles que la fabrication de l’acier. Il est très important pour des domaines connexes tels que la construction de bâtiments, la conception de véhicules tels que les automobiles et les avions et les projets de génie civil tels que les ponts. De plus, l’ingénierie métallurgique est essentielle à la fabrication industrielle de nombreux biens d’équipement et de consommation.
Les plus anciens exemples connus de travail des métaux remontent à environ 7,000 6,000 av. J.-C., lorsque les humains ont commencé à utiliser des armes et des outils primitifs en cuivre. Vers 3,800 XNUMX avant JC, les humains utilisaient le feu pour fondre des minerais contenant du cuivre afin de fabriquer des métaux plus purs. Les premiers alliages artificiels connus remontent à XNUMX XNUMX av. Les gens de différentes parties du monde ont découvert indépendamment les processus métallurgiques de base. Ces événements sont bien sûr antérieurs à l’idée de l’ingénierie en tant que discipline professionnelle ou scientifique spécialisée de plusieurs milliers d’années, mais le noyau essentiel de l’ingénierie métallurgique – utiliser la connaissance des métaux pour les extraire, les façonner et les transformer pour un usage humain – est présent.