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 nezpracovaného 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

Externí odkazy

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