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Con il termine siderurgia si indica un settore specifico della metallurgia, che riguarda la tecnica relativa al trattamento dei minerali ad alto contenuto di ferro allo scopo di ottenere ferro o diversi tipi di leghe contenenti ferro, tra cui l'acciaio, la ghisa e gli acciai legati. Il processo di trasformazione del minerale ferroso inizia subito dopo la sua estrazione nella miniera. Il ferro è un elemento chimico particolarmente reattivo, per cui in natura si trova in genere sotto forma di ossidi (ematite e magnetite), idrossidi (limonite), carbonati (siderite), silicati e solfuri. I minerali ferrosi, oltre ai composti suddetti, contengono delle impurezze di vario tipo, che sono chiamate con il nome di ganga. Parte della ganga può essere separata prima che il minerale ferroso sia inviato al processo siderurgico vero e proprio, tramite "separazione per differenza di densità" oppure tramite "magnetizzazione".

Una lega è una combinazione in soluzione o in miscela di due o più elementi di cui almeno uno è un metallo, e il cui materiale risultante ha proprietà metalliche differenti da quelle dei relativi componenti. Una lega con due componenti è denominata "binaria"; una con tre è una lega ternaria e una con quattro è una lega quaternaria. Le leghe sono ideate solitamente per avere proprietà più desiderabili di quelle dei loro componenti. Per esempio l'acciaio (lega ferro-carbonio) ha una resistenza meccanica maggiore del ferro, il suo componente principale, e l'ottone (lega rame-zinco) è più duro del rame e più lucente dello zinco. Diversamente dai metalli puri, molte leghe non hanno un singolo punto di fusione ma attraversano un intervallo di fusione in cui il materiale è una miscela di fase solida e liquida. La temperatura in cui comincia la fusione è denominata solidus e quella in cui la fusione è completa è denominata liquidus. Leghe speciali possono tuttavia essere progettate con un singolo punto di fusione: queste sono definite eutettiche. A volte una lega è designata con il nome del metallo più importante: l'oro a 14 carati è una lega di oro con altri elementi; lo stesso accade per l'argento usato in gioielleria e per l'alluminio usato nelle strutture. In una lega si possono avere casi diversi in base alle azioni mutue fra gli atomi: soluzione solida disordinata se atomi diversi si attraggono con la stessa forza di quanto si attraggono atomi uguali. Ne consegue una distribuzione atomica casuale in un reticolo cristallino omogeneo; soluzione solida ordinata se atomi diversi si attraggono con forze maggiori rispetto le forze di attrazione tra atomi uguali; composto intermetallico se atomi diversi hanno elettronegatività marcatamente differente e la struttura acquista quindi alcune caratteristiche proprie di un composto chimico; nel caso limite in cui un componente sia così elettronegativo da realizzare un composto ionico (per esempio non metalli come S8, O2, Cl2), si ha un composto chimico e non una lega; lega eutettica se atomi uguali si attraggono maggiormente che atomi diversi e quindi nascono alternanze di cristalli dell'una e dell'altra specie. Chiamate A e B le due specie atomiche della lega eutettica, la solubilità dell'atomo B nel reticolo cristallino di A (e viceversa) é estremamente bassa: la lega eutettica è costituita da due fasi.