Sự khác biệt giữa phưỡng pháp luyện kim và nóng chảy kim loại.
Đối với những người tò mò về nghề rèn, có lẽ bạn đã nghe một số biệt ngữ được ném xung quanh xưởng hoặc diễn đàn trực tuyến. Khi bạn mới bắt đầu tham gia vào sở thích hoặc nghề nghiệp, bạn có thể khó hiểu hết tất cả các thuật ngữ. Tất cả những gì bạn cần làm là chia nhỏ các thuật ngữ và khái niệm này và bắt đầu làm quen với chúng từng chút một. Để bắt đầu, chúng tôi ở đây để phân tích một trong những khái niệm thường bị nhầm lẫn này: sự khác biệt giữa nấu chảy và nấu chảy.
Phương pháp luyện kim
Phương pháp luyện kim.
Luyện kim là quá trình làm nóng vật liệu vượt quá điểm nóng chảy của nó. Khi quặng được nấu chảy, bạn chỉ còn lại dạng tinh khiết nhất của quặng đó để rèn và các mục đích khác. Quá trình luyện kim đòi hỏi một lò nung có thể đạt đến nhiệt độ rất cao để vượt qua điểm nóng chảy của từng vật liệu. Lò và loại nhiên liệu bạn sử dụng để đốt nóng nó khác nhau ở các phạm vi nhiệt độ, vì vậy hãy đảm bảo rằng bạn chọn một bộ lò luyện kim phù hợp với cửa hàng rèn của mình.
Luyện kim là một lĩnh vực của khoa học và kỹ thuật vật liệu nghiên cứu hành vi vật lý và hóa học của các nguyên tố kim loại, các hợp chất liên kim loại và hỗn hợp của chúng, được gọi là hợp kim. Luyện kim bao gồm cả khoa học và công nghệ kim loại. Đó là, cách mà khoa học được áp dụng vào việc sản xuất kim loại và kỹ thuật chế tạo các thành phần kim loại được sử dụng trong các sản phẩm cho cả người tiêu dùng và nhà sản xuất. Luyện kim khác biệt với nghề thủ công kim loại. Cơ khí phụ thuộc vào luyện kim theo cách tương tự như cách y học dựa vào khoa học y tế để tiến bộ kỹ thuật. Một chuyên gia luyện kim được biết đến như là một nhà luyện kim.
Khoa học luyện kim được chia thành hai loại chính: luyện kim hóa học và luyện kim vật lý. Luyện kim hóa học chủ yếu liên quan đến việc khử và oxy hóa kim loại, và hiệu suất hóa học của kim loại. Đối tượng nghiên cứu trong luyện kim hóa học bao gồm chế biến khoáng sản, khai thác kim loại, nhiệt động lực học, điện hóa hóa học và suy thoái hóa học (ăn mòn). Ngược lại, luyện kim vật lý tập trung vào các tính chất cơ học, tính chất vật lý và hiệu suất vật lý của kim loại. Các chủ đề nghiên cứu trong luyện kim vật lý bao gồm tinh thể học, đặc tính vật liệu, luyện kim cơ học, biến đổi pha và cơ chế thất bại.
Trong lịch sử, luyện kim chủ yếu tập trung vào sản xuất kim loại. Sản xuất kim loại bắt đầu bằng việc xử lý quặng để chiết xuất kim loại, và bao gồm hỗn hợp kim loại để tạo ra hợp kim. Hợp kim kim loại thường là sự pha trộn của ít nhất hai nguyên tố kim loại khác nhau. Tuy nhiên, các yếu tố phi kim thường được thêm vào hợp kim để đạt được các tính chất phù hợp cho một ứng dụng. Nghiên cứu về sản xuất kim loại được chia thành luyện kim sắt (còn được gọi là luyện kim đen) và luyện kim không sắt (còn gọi là luyện kim màu). Luyện kim sắt bao gồm các quá trình và hợp kim dựa trên sắt trong khi luyện kim màu bao gồm các quá trình và hợp kim dựa trên các kim loại khác. Việc sản xuất kim loại sắt chiếm 95% sản lượng kim loại thế giới.
Các kiểu luyện kim.
Thủy luyện.
Thủy luyện là quá trình hoàn nguyên kim loại trong môi trường có tác dụng của các chất hóa học hoặc trong môi trường điện phân (thường là điện phân trong môi trường nhiệt độ cao hoặc điện phân nóng chảy).Thủy Luyện quá trình thu hồi kim loại sach bằng các phản ứng hoàn nguyện ở nhiệt độ thấp trong dung môi hóa chất nhỏ hơn 100°. Nguyên tắc: dùng các chất, hợp chất tan trong nước để đẩy kim loại sach ra khỏi chất hợp chất của nó.
Hỏa luyện.
Hỏa luyện là quá trình hoàn nguyên kim loại ở nhiệt độ cao (Hỏa). phản ứng hoàn nguyên chủ yếu là nhờ các chất có ái lực hóa học mạnh để tách kim loại ra khỏi hợp chất của nó trong quặng. Từ đó ta thu được kim loại. Hỏa luyện là hoàn nguyên kim loại trong môi trường có chất khử mạnh như C, H2,... Phản ứng hoàn nguyên thường tỏa nhiều nhiệt nên người ta gọi phương pháp hoàn nguyên này là hỏa luyện.
Điện luyện: Điện phân dung dịch.
Điện luyện là quá trình luyện và tinh luyện kim loại có sử dụng điện phân. Điện phân thường là quá trình tinh luyện kim loại sạch. Đấy là cách thu hồi kim loại sach đạt đến 99,99% mỗi kim loại có một chế độ điện khác nhau.
Ứng dụng của phương pháp luyện kim.
Luyện kim đen
Luyện kim đen là sản xuất ra gang và thép (là hợp kim của sắt và các bon). Đây là một trong những ngành quan trọng nhất của công nghiệp nặng, tạo ra nguyên liệu cơ bản cho ngành chế tạo máy móc và gia công kim loại. Hầu như tất cả các ngành kinh tế đều sử dụng các sản phẩm của ngành luyên kim. Kim loại đen chiếm 90% trong tổng khối lượng sản xuất trên thế giới.
Luyện gang
Luyện gang.
Sản xuất gang cần chuẩn bị các nguyên liệu như sau: quặng sắt gồm quặng hematit(Fe2O3) và manhetit (Fe3O4). Ở Việt Nam có nhiều quặng sắt như ở Thái Nguyên, Yên Bái, Hà Tĩnh.... Ngoài ra cần có than cốc, không khí giàu oxy và đá vôi CaCO3. Tất cả các nguyên liệu được đưa vào lò luyện kim (lò cao). Khi than cốc được đốt cháy sẽ sinh ra cacbon monoxide (CO) nó sẽ hoàn nguyên oxide sắt ở nhiệt độ cao và thu được gang.
Luyện thép
Luyện thép.
Sản xuất thép chủ yếu được sử dụng lò Bessemer, lò Martin để luyện thép. Thổi khí oxi qua lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khí oxi oxy hóa một số kim loại trong gang như Cu, Zn, Si, S.... Sản phẩm thu là thép.
Lưu trình trên đây là lưu trình đi từ quặng sắt qua lò cao thành gang lỏng và qua lò thổi (lò chuyển, lò oxy kiềm BOF) để thành thép. Ngoài ra còn có một vài lưu trình khác mà đáng chú ý là lưu trình từ quặng sắt và thép phế liệu được hoàn nguyên trực tiếp (DRI) thành sắt xốp sau đó vào lò hồ quang điện để ra thép.
Luyện kim màu
Sản xuất ra các kim loại như đồng, chì, thiếc, nhôm, kẽm, bạc, vàng... không có sắt. Nhiều kim loại có giá trị chiến lược. Dùng để sản xuất máy bay, tàu cảng, dụng cụ, các công trình xây dựng, điện tử, cơ khí, hóa chất và được dùng trong cả các ngành bưu tính công nghệ thông tin, tin học... Các kim loại màu được phân thành 4 nhóm chính là kim loại màu cơ bản, kim loại màu hợp kim, kim loại màu quý và kim loại màu hiếm.
Luyện kim nhôm.
Luyện kim nhôm.
Cách 1: Sau khi làm sạch quặng người ta dùng điện phân nóng chảy của nhôm oxit và criolit trong bể điện phân, thu được nhôm và oxi
2Al2O3 (điện phân nóng chảy + criolit) --> 4Al + 3O2
Cách 2: Đun nóng quặng đó lên để trở nên đơn chất Al
Phương pháp nóng chảy
Phương pháp nóng chảy.
Nóng chảy là một quá trình trong đó vật liệu chuyển từ pha rắn sang pha lỏng. Sự nóng chảy xảy ra trong những trường hợp cụ thể, ở một nhiệt độ nhất định được gọi là điểm nóng chảy của chất. Nếu một chất nguyên chất được nung nóng đến nhiệt độ này, nó sẽ tan chảy thành dạng lỏng—chỉ cần thế này là đủ để kích hoạt phản ứng nóng chảy.
Nhiệt độ nóng chảy thường được sử dụng để đặc trưng cho các hợp chất tinh thể hữu cơ và vô cơ và để xác định độ tinh khiết của chúng. Các chất tinh khiết nóng chảy ở nhiệt độ xác định cao (khoảng nhiệt độ rất nhỏ 0,5 – 1 ° C) trong khi không tinh khiết, các chất bị ô nhiễm thường có khoảng thời gian nóng chảy lớn.
Điểm nóng chảy của tất cả vật liệu của một chất bị ô nhiễm thường thấp hơn nhiệt độ của một chất nguyên chất. Yếu tố này được gọi là suy giảm điểm nóng chảy và có thể được sử dụng để thu được thông tin định tính về độ tinh khiết của một chất.
Nói chung, xác định nhiệt độ nóng chảy được sử dụng trong phòng thí nghiệm trong nghiên cứu và phát triển cũng như trong kiểm tra chất lượng trong các phân khúc công nghiệp khác nhau để xác định và kiểm tra độ tinh khiết của các chất khác nhau.
Ứng dụng của phương pháp nóng chảy kim loại.
Nhờ xác định được nhiệt độ nóng chảy, các nhà khoa học sẽ phát hiện ra đó là kim loại gì, chúng có nóng chảy ở nhiệt độ bao nhiêu, hoặc phát minh ra được những ứng dụng có liên hệ đến nhiệt độ nóng chảy của vật liệu. Từ đó có thể ứng dụng vào các ngành công nghệ khác nhau như luyện kim, đúc kim loại, chế tạo, gia công cơ khí, ngành dược, ….
Dưới đây là một vài ví dụ về các sản phẩm có chứa các thiết bị/ vật liệu có ứng dụng nhiệt độ nóng chảy.
Sản xuất thép
Sản xuất thép.
Thép là hợp kim của sắt và cacbon. Kiến thức về điểm nóng chảy rất quan trọng đối với việc chế tạo nó thành một hình dạng có giá trị. Điểm nóng chảy của thép phụ thuộc vào từng loại khác nhau của chúng. Các nguyên tố khác cũng được thêm vào để cải thiện tính chất của nó, và tỷ lệ phần trăm của chúng trong đó cũng ảnh hưởng đến điểm nóng chảy của chúng. Trong số 5 loại thép chính, thép không gỉ được sử dụng hầu hết cho dao kéo nhà bếp.
Sản xuất bóng đèn
Sản xuất bóng đèn.
Bóng đèn có chứa một dây tóc, được tạo thành từ kim loại vonfram. Kim loại vonfram được sử dụng vì nó có điểm nóng chảy cao nhất trong số các kim loại. Để tạo ra ánh sáng, kim loại được sử dụng trong dây tóc bóng đèn phải được nung ở nhiệt độ cực cao. Hầu hết các kim loại thường nóng chảy trước khi đạt đến nhiệt độ khắc nghiệt như vậy. Do đó, bóng đèn được sản xuất bằng dây tóc vonfram vì nó có nhiệt độ nóng chảy cao bất thường.
Gia công cơ khí
Gia công cơ khí.
Xác định nhiệt độ nóng chảy đóng vai trò hết sức quan trọng trong ngành gia công cơ khí. Hoạt động này góp phần chế tạo sản phẩm được diễn ra đơn giản và đem lại hiệu quả hơn. Vì nhờ điểm nóng chảy, các chuyên gia có thể tính được thời gian nung chảy, đổ khuôn và đông lại một cách chính xác cho sản phẩm.
Sự khác biệt giữa 2 phương pháp luyện kim và nóng chảy kim loại.
Sự khác biệt giữa 2 phương pháp luyện kim và nóng chảy kim loại.
Sự khác biệt chính giữa nóng chảy và luyện kim là nóng chảy quặng sẽ chuyển đổi nó từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng, trong khi luyện kim liên quan đến việc nung nóng một chất vượt quá điểm nóng chảy của nó để chuyển quặng thành dạng tinh khiết nhất. Theo cách này, nóng chảy chỉ là một bước trong quá trình nấu chảy cuối cùng. Luyện kim đòi hỏi nhiệt độ rất cao để biến quặng và các vật liệu khác thành trạng thái tinh khiết, có thể sử dụng được. Nhiều thợ rèn thường nấu chảy sắt, đồng, chì, bạc và các loại quặng khác để chúng ở trạng thái kim loại nguyên chất được sử dụng trong quá trình rèn.
Chúng tôi hy vọng điều này sẽ giúp làm sáng tỏ sự khác biệt giữa nấu chảy và nấu chảy cho những thợ rèn mới bắt đầu và những người muốn bắt đầu thực hành. Ban đầu, bảng thuật ngữ của các thuật ngữ rèn khác nhau có vẻ giống như một danh sách dài vô tận, nhưng một khi bạn bắt đầu thực hành và làm quen với các thuật ngữ này, bạn sẽ hiểu chúng ngay lập tức.
