© 2016 by Metallabs LTD

סינטור- אבקה מתכתית נדחסת לצורה מסויימת בתבנית ומחוממת עד לחיבור האבקה בדיפוזיה.
עיבוד שבבי- שימוש במחרטות, כרסומות ומקדחות במצרה לעצב את המתכת הקרה תוך הורדה מכאנית של חומר.
הדפסת תלת מימד- התכת או סינטור אבקת מתכת באופן נקודתי, שכבה אחרי שכבה במטרה לעצב תוצר צורתי מסובך.

 

טיפול תרמי

מתכות יכולות לעבור טיפול בחום כדי לשנות את המאפיינים של חוזק, גמישות, קשיחות, קשיות ועמידות בפני קורוזיה. תהליכי טיפול תרמיים נפוצים כוללים המסה, זיקון, ריכוך, חיסום, הרפיה ושחרור מאמצים. תהליך הריכוך מרכך את המתכת על ידי חימום ואז קירור באיטיות רבה, אשר מגדיל את גרעיני החומר ומעגל אותם כך שכאשר המתכת נפגעת או מופעל עליה עומס יתר, היא תתעוות או תתכופף  ולא תשבר. התהליך גם מקל על עיבוד שבבי. חיסום הוא התהליך של קירור מהיר של פלדת פחמן לאחר חימום.  תהליך זה  "מקפיא" את  המולקולות של הפלדה בצורת מרטנזיט קשה מאוד מה שהופך את המתכת לקשה יותר. ישנו איזון בין קשיות וקשיחות בכל פלדה, כך שככל שהפלדה קשה יות, היא פחות קשיחה, כלומר, פחות עמידה בנגיפה. תהליך של הרפיה משחרר מאמצים אשר נוצרו בתהליך החיסום. ההרפיה מורידה את הקשיות של המתכת תוך שהיא מעלה את המשיכות והחסינות לשבר של המתכת.

לעתים קרובות, טיפולים מכאניים ותרמיים משולבים במה שמכונה טיפולים תרמו-מכנים אשר מאפשרים תכונות טובות יותר ועיבוד יעיל יותר של המתכת. תהליכים אלה משותפים לפלדות בסגסוג גבוה, סגסוגות עילאיות וסגסוגות טיטניום.

מיקרומבנה

מטלורגים לומדים את המאפיינים המיקרוסקופיים והמאקרוסקופיים של המתכת באמצעות מטאלוגראפיה, טכניקה שהומצאה על ידי הנרי קליפטון סורבי. בשיטת מטאלוגראפית המתכת עוברת השחזה וליטוש על מנת לשטח אותה ולתת לה פני מראה. לאחר מכן, ניתן לבצע איכול כימי של הדגם על מנת לחשוף את המיקרומבנה של המתכת. הדגם נבחן במיקרוסקופ אור או אלקטרונים, והתמונה מספקת פרטים על הרכב, תכונות מכאניות, והיסטורית העיבוד של המתכת.

קריסטלוגרפיה, באמצעות דיפרקציה של קרני רנטגן או אלקטרונים, היא עוד כלי חשוב לרשות המטלורג המודרני. קריסטלוגרפיה מאפשרת זיהוי של חומרים לא ידועים וחושפת את המבנה הגבישי של הדגם. קריסטלוגרפיה כמותית מאפשרת לחשב את מספר הפאזות הקיימות בחומר, כמו גם את מידת העומס שעבר הדגם.

הינה משנת 5500 לפנה"ס וכוללת גרזן נחושת השייך לתרבות וינק. סימנים אחרים של תחילת זיקוק מתכות מן האלף השלישי נמצאו במקומות כמו פלמלה (פורטוגל), לוסמילרס (ספרד), וסטונהנג (בריטניה) . עם זאת, נקודת ההתחלות האולטימטיבית אינה ניתנת לקביעה בבירור ותגליות חדשות מתגלות כל כמה שנים.

השימוש במתכות הראשונות היה בעיקר במצבן הטבעי או כפי שנמצאו. בסביבות 3500 לפנה"ס, התגלה כי על ידי שילוב  של נחושת ובדיל, ניתן להפיק מתכת בעלת תכונות טובות יותר, סגסוגת בשם ברונזה. הבנה זו מייצגת שינוי טכנולוגי גדול המכונה תקופת הברונזה.

הפקת ברזל מתוך העפרות שלה הוא תהליך הרבה יותר מסובך מאשר עבור נחושת או בדיל. התהליך כנראה פותח על ידי החתים בערך בשנת 1200 לפנה"ס.  פיתוח זה הביא לתחילת תקופת הברזל. 

ניתן למצוא את ההתפתחות ההיסטוריות של תעשיית מטלורגיית הברזל במגוון רחב של תרבויות העבר בעת העתיקה וימי הביניים ואימפריות של המזרח התיכון והמזרח הקרוב, איראן העתיקה, מצרים העתיקה, נוביה העתיקה, אנטוליה (טורקיה), קרתגו, היוונים והרומאים של העת העתיקה, ימי הביניים באירופה, סין העתיקה ושל ימי הביניים, הודו העתיקה ושל ימי הביניים, יפן העתיקה ושל ימי הביניים ועוד. יישומים רבים, שיטות, והתקנים הקשורים למטלורגיה פותחו בסין העתיקה, כגון חידוש של תנור הפיצוץ, ברזל יצוק, פטישים הידראוליים וקנה פעולה כפולה.

ספר מהמאה ה -16 אשר נכתב על ידי ג'ורג אגריקולה בשם De re metallica תיאר את התהליכים והפיתוחים המורכבים של כריית עפרות מתכת, זיקוק מתכות מעופרות של אותה תקופה. אגריקולה נחשב כ-"אב מתכות".

סגסוגות מתכת

מתכות הנדסיות נפוצות כוללות אלומיניום, כרום, נחושת, ברזל, מגנזיום, ניקל, טיטניום ואבץ. אלה לרוב משמשים כסגסוגות. מאמץ רב הושם על הבנת מערכת סגסוגת ברזל פחמן, הכוללת פלדות וברזלי יציקה. פלדות פחמניות (אלה המכילות למעשה רק פחמן כמסגסג) משמשות ביישומים בעלות נמוכה וחוזק גבוה כאשר משקל וקורוזיה לא מהווים בעיה. ברזל יציקה הוא גם חלק ממערכת פחמן-ברזל.

נירוסטה או פלב"מ משמשת במקרים בהם ישנה חשיבות לעמידות בפני קורוזיה. סגסוגות אלומיניום וסגסוגות מגנזיום משמשות עבור יישומים בהם נדרשים חוזק ומשקל נמוך.

סגסוגות הנחושת-ניקל (כגון מונל) משמשות בסביבות קורוזיביות מאוד עבור יישומים שאינם מגנטיים. סגסוגות עילאיות (superalloys) מבוססות ניקל כמו אינקונל (Inconel) משמשות ביישומים בטמפרטורה גבוהה כגון טורבינות גז, מיכלי לחץ ומחליפי חום. לטמפרטורות גבוהות מאוד, סגסוגות גביש יחיד משמשות כדי למזער זחילה.

תהליך הייצור של מתכות

בהנדסת ייצור, מטלורגיה עוסקת בייצור רכיבים מתכתיים לשימוש במוצרי צריכים או הנדסה. אלו כוללים ייצור של סגסוגות, העיצוב, הטיפול התרמי וטיפול פני השטח של המוצר. המשימה של הטלורג היא להשיג איזון בין תכונות חומר כגון עלות, משקל, כוח, קשיחות, קשיות, עמידות לקורוזיה, עמידות בהתעייפות, ועמידות בטמפרטורות קיצונייות. כדי להשיג מטרה זו, סביבת העבודה חייבת להישקל בזהירות. בסביבת מים מלוחים, מתכות ברזליות וחלק מסגסוגות האלומיניום יעברו קורוזיה במהירות. חשיפה של חלק מהמתכות לתנאי קור או תנאים קריוגנים עלולה להביא למעבר משיך-פריך ולגרום להן לאבד את קשיחותן, להפוך לפריכות ולהיסדק. מתכות תחת העמסה מחזורית יכולות לסבול מהתעייפות. מתכות תחת לחץ מתמיד בטמפרטורות גבוהות עלולות לסבול מזחילה.

תהליכי עיבוד מתכות

מתכות מעוצבות על ידי תהליכים כגון:

יציקה- מתכת מותכת מוזרמת לתוך תבנית צורתית. קיימות מספר שיטות של יציקה בתעשייה ובאקדמיה, כולל יציקת חול, יציקת שעווה (המכונה גם "תהליך השעווה האבודה"), יציקת תבנית ויציקה רציפה.
חישול- ריקוע מתכת לצורה הרצויה. מבוצע לרוב בחום אך יכול להתבצע גם בטמפרטורת החדר עבור מתכות מתאימות.
ערגול- עיבוד המתכת באמצעות רולים צרים ברציפות במטרה ליצור גיליון
שיחול (אקסטרוזיה)- מתכת חמה נלחמצת דרך פתח צורתי במטרה לייצר מוטות בעלי צורת חתך מסויימת.

תהליכי עיבוד בקור, שבהם הצורה מתקבלת על ידי ערגול או חישול בקור  יכולים להגדיל את החוזק של המוצר על ידי תהליך הנקרא הקשיית מעוותים. הקשיית מעוותים יוצרת פגמים מיקרוסקופים במתכת, אשר מגדילה את כושר ההתנגדות לשינויים נוספים של הצורה. 

Please reload

כללי

מטלורגיה היא תחום של מדע והנדסת החומרים, החוקרת את ההתנהגות הפיסיקליות והכימיות של יסודות מתכתיים והתרכובות והתערובות שלהם, אשר נקראים סגסוגות.

מטלורגיה הוא גם הטכנולוגיה של מתכות: הדרך שבה המדע מוחל על הייצור של מתכות, ואת ההנדסה של רכיבי מתכת עבור שימוש במוצרים לצרכנים ויצרנים. הפקת המתכות כרוכה בעיבוד של עפרות כדי לחלץ את המתכת שהן מכילות, ואת התערובת של מתכות עם אלמנטים אחרים, כדי לייצר סגסוגות.

היסטוריה

סגסוגות מתכת

תהליך הייצור של מתכות

תהליכי עיבוד מתכות

טיפולים תרמיים

מיקרומבנה

היסטוריה

העדויות הראשונות לעיבוד המתכת הראשונה על ידי בני אדם הן של זהב, אשר ניתן למצוא באופן חופשי בצורתו הטבעית. כמויות קטנות של זהב טבעי נמצאו במערות ספרדיות בשימוש בתקופה הפליאוליתית המאוחרת, בסביבות 40,000 לפני הספירה. כסף, נחושת, פח וברזל מטאוריתי ניתן למצוא גם בצורתן הטבעית, והן שימשו בכמות מוגבלת בתרבויות מוקדמות. נשק המצרי אשר יוצר מברזל מטאוריתי בשנת 3000 לפנה"ס היה יקר מאד ושימש בעיקר לטכסים פולחניים.

מתכות מסוימות, בעיקר פח, עופרת ונחושת, ניתנות לזיקוק מתוך העפרות שלהן פשוט על ידי חימום הסלעים בכבשן אש. העדויות הראשונות של זיקוק מטלורגי מתוארכות למאות ה-5 וה-6 לפנה"ס והן נמצאו באתרים ארכאולוגיים בסרביה. נכון להיום, העדות המוקדמת ביותר להתכת נחושת

מטלורגיה

 
 
 
 
 
 
יש לך עוד שאלות?
ניתן לפנות אלינו בכל שאלה בתחום מטלורגיה, בדיקות, חומרים וחקרי כשל בטלפון: 
052-5912775
 
או במייל:
info@metallabs.co.il
בנוסף, ניתן לפנות אלינו בכל שאלה:
יש ערך נוסף שאתה מעוניין בו או שאתה רוצה להוסיף ערך נוסף?
פנה אלינו בטלפון: 
052-5912775
 
או במייל:
info@metallabs.co.il
בנוסף, ניתן לפנות אלינו בכל בקשה: