Metallurgy (야금)

좁은 뜻에서는 금속을 광석으로부터 추출하고 정련하는 기술이라고 하는 경우도 있다. 야금기술은 고대 청동기시대에 이미 개발되었으나 중세까지는 경험적으로 발견되었던 것이 연금술(鍊金術)이라는 명목하에 전승되어 온 것에 지나지 않는다.

야금이 학문적인 체계를 가지게 된 것은 19세기에 들어서면서부터이며, 근년까지도 연금술적인 신비가 남아 있었다. 20세기에 들어서면서부터 이 분야의 기술이 놀라울 정도로 진보하였는데, 이것은 근년에 야금이 경험과학의 영역을 탈피하고 과학적 원리를 적극적으로 응용하기 시작한 결과이다.

야금을 분류하면 광석으로부터 금속을 추출하여 정련하는 금속제련, 제련에 의하여 얻어진 금속으로부터 각종 목적에 적합한 성질의 금속과 합금을 만드는 금속재료, 나아가서는 그 금속을 가공성형하는 금속가공의 3분야로 크게 나뉜다.

또한 야금은 금속의 화학적 성질을 이용하여 광석으로부터 유용금속을 화학반응에 의하여 추출제련하는 화학야금과 금속(합금)의 물리적 성질을 주로 다루는 물리야금으로 분류할 때도 있다. 그밖에 대상으로 하는 금속의 종류에 따라 철강을 대상으로 할 때는 철야금, 비철금속을 대상으로 할 때는 비철야금으로 나누는 경우도 있다.

이러한 야금의 기초가 되는 학문을 야금학 또는 금속공학이라 한다. 금속공업은 한국의 중요산업의 하나이며, 특히 그 중에서도 철강공업은 크게 발전하였다.

금속제련

금속을 광석으로부터 추출하여 정련하는 분야로, 화학야금의 주요 부문이다. 제련은 건식제련과 습식제련 2가지로 크게 나뉜다. ① 건식제련:건식야금법이라고도 한다. 연료의 연소나 전열(電熱)에 의하여 광석을 가열하고 환원반응에 의하여 금속을 채취한다. 이때 환원제로는 탄소·수소·금속 등을 사용한다. ② 습식제련:습식야금법이라고도 한다. 산 또는 알칼리 등의 수용액으로 광석의 금속성분을 추출한다. 이들 가운데 전열과 전해(電解)를 이용하는 것을 특별히 전기야금이라고 한다. 또한 대상으로 하는 금속의 종류에 따라 철강제련과 비철금속제련으로 나뉜다.

또한 광석으로부터 순도가 낮은 금속을 추출하는 단계를 제련이라고 하고, 그 조금속(粗金屬)을 정제하는 단계를 특별히 정련이라 하여 구별하는 경우도 있다. 최근, 전자공업의 진보와 더불어 고순도의 금속에 대한 요구가 높아져서 제련에 의하여 얻어진 금속을 다시 정제하는 대상용융법(帶狀熔融法), 2차정련법 등의 신기술도 등장하고 있다.

금속재료

금속에 다른 종류의 원소를 녹여 넣어 합금을 만들거나 각종 조작에 의해 금속의 성질을 개선해서 사용목적에 적합한 실용적인 금속재료를 만드는 분야를 말한다. 사용목적에 따라 구조용재료·공구용재료·내식내열(耐蝕耐熱)재료·전자기재료·원자로용 재료 등으로 분류된다. 또한 대상으로 하는 금속의 종류에 따라 크게 철강재료와 비철금속재료로 나뉠 때도 있다.

용도에 따라 대단히 많은 종류의 합금이 개발되었으며, 담금질·뜨임 등의 열처리에 의해서도 사용 목적에 적합한 성질의 재료가 얻어지고 있다. 공업의 진보와 더불어 금속재료의 사용조건이 날로 엄격해져서 새로운 금속재료가 끊임없이 개발되고 있다.

금속가공

금속을 필요한 형태로 가공성형하는 분야로, 물리야금의 주요부문이다. 금속가공에는, 금속을 녹여 필요한 형태로 주입성형하는 주조(鑄造), 금속을 압연·단조(鍛造)·압출·드로잉(drawing) 등의 조업에 의하여 변형시키는 소성가공(塑性加工), 금속을 국부적으로 녹여서 접착시키는 용접, 금속 표면에 다른 종류의 금속원소를 피복하거나 화학처리하여 금속 표면의 성질을 개량하는 표면처리, 한 종류 또는 여러 종류의 금속분말을 가압성형하여 소결(燒結)하는 분말야금 등이 있다. 근년에 들어 이 분야의 진보가 두드러져 연속주조·고에너지 가공 등의 새로운 기술이 실용화되고 있다.

제조야금

금속가공 분야에서 물리적 조작·기계적 작업 등을 포함하는 분야를 이르는 경우가 있다. 물론 이러한 공정을 실시하는 데 필요한 장치 및 시험법 등도 포함된다. 야금의 연구수단의 하나로서 금속의 조직을 현미경(또는 전자현미경)으로 연구하여 조직을 해명하는 학문을 금속조직학(金屬組織學) 또는 금상학(金相學)이라고 한다. 이와 같이 야금을 다루는 광범위한 분야는 화학과 물리학 두 기초과학에 의존하고 있다.