Ingineria metalurgică este domeniul ingineriei dedicat lucrului cu metale. Acesta cuprinde domenii care includ extracția metalelor din pământ, rafinarea minereurilor metalice și proiectarea și producția de materiale realizate din amestecuri de metale, numite aliaje metalice. Este extrem de important pentru domenii precum producția și construcțiile, precum și pentru o gamă largă de bunuri de larg consum cu componente metalice.
Acest domeniu de inginerie este de obicei împărțit în două domenii, metalurgia extractivă și metalurgia fizică. În metalurgia extractivă, ingineria metalurgică este folosită pentru extragerea și rafinarea metalelor extrase din pământ. Metalele se găsesc aproape întotdeauna amestecate cu alte materiale în zăcăminte minerale numite minereuri, mai degrabă decât singure și se găsesc frecvent în compuși chimici, mai degrabă decât în formă elementară pură. Înainte ca aceste metale să poată fi utilizate, ele trebuie mai întâi îndepărtate din minereu.
Acest lucru se poate face cu o serie de metode diferite, în funcție de minereul în cauză. Minereurile pot fi încălzite pentru a provoca modificări fizice și reacții chimice în minereu. Agenții chimici pot fi aplicați pentru a provoca reacții chimice în compușii care conțin metalul. Minereurile pot fi dizolvate în apă încălzită până când sunt topite, astfel încât metalul să poată fi izolat prin procese electrice. Odată ce metalul nu mai este unit chimic cu alte elemente, acesta este apoi rafinat pentru a-l purifica fizic. Toate aceste metode depind de cunoștințele de inginerie metalurgică.
Odată ce metalele au fost obținute din mediu prin metalurgia extractivă, metalurgia fizică este cea care le pune în practică. Una dintre aplicațiile primare ale ingineriei metalurgice este crearea de aliaje metalice prin combinarea unui metal cu alte metale sau materiale nemetalice. Aliajele pot avea proprietăți diferite de părțile lor constitutive și au fost create o mare varietate de aliaje pentru a furniza materiale pentru diferite sarcini. Cel mai frecvent, substanțele constitutive ale unui aliaj sunt amestecate încălzindu-le suficient pentru a se topi și apoi amestecându-le împreună și lăsând amestecul să se răcească și să se solidifice. Sunt posibile și alte mijloace de aliere a materialelor, cum ar fi amestecarea lor sub formă de pulbere solidă și apoi supunerea lor la căldură și presiune mare pentru a le combina.
Aliajul poate fi apoi supus unui număr de procese diferite de tratare care îi modifică proprietățile mecanice fără a-și modifica compoziția chimică. Aceste procese pot fi mecanice, modificând structura cristalină a aliajului prin aplicarea de forțe pentru a provoca stres mecanic. Ele pot implica, de asemenea, încălzirea aliajului, deoarece procese precum menținerea unui aliaj la o temperatură ridicată pentru perioade lungi de timp sau încălzirea acestuia și apoi răcirea lui rapidă din nou prin scufundarea lui în apă rece sau ulei pot afecta, de asemenea, structura cristalină în care atomii aliajului sunt dispusi. Ingineria metalurgică aplică cunoștințele științifice ale caracteristicilor diferitelor amestecuri de substanțe și ale efectelor fizice ale diferitelor tratamente pentru a concepe un proces de producție pentru a crea un aliaj care este cel mai potrivit pentru o anumită aplicație.
Astfel, ingineria metalurgică se află în centrul industriilor de producție a metalelor, cum ar fi fabricarea oțelului. Este foarte important pentru domenii conexe, cum ar fi construcțiile de clădiri, proiectarea de vehicule, cum ar fi automobile și avioane, și proiecte de inginerie civilă, cum ar fi podurile. În plus, ingineria metalurgică este esențială pentru fabricarea industrială a multor bunuri de capital și de consum.
Cele mai vechi exemple cunoscute de prelucrare a metalelor datează din aproximativ 7,000 î.Hr., când oamenii au început să folosească arme și unelte primitive din cupru. Până în anul 6,000 î.Hr., oamenii foloseau focul pentru a topi minereuri care conțineau cupru pentru a face metale mai pure. Primele aliaje artificiale cunoscute datează din anul 3,800 î.Hr., când metalurgii din Orientul Mijlociu au început să aliere staniu și cupru pentru a crea bronz, un material mult mai eficient pentru arme și unelte care ar modela radical dezvoltarea civilizației. Oameni din diferite părți ale lumii au descoperit procesele metalurgice de bază în mod independent. Aceste evenimente preced ideea ingineriei ca disciplină profesională sau științifică specializată cu multe mii de ani, desigur, dar nucleul esențial al ingineriei metalurgice – folosind cunoștințele despre metale pentru a le extrage, modela și transforma pentru uz uman – este prezent.