கடினம் ஆனாலும் மென்மை

அதுவே, பியானோக்கள் இசையைப் பிறப்பிக்கவும், ஜெட் விமானங்கள் அதிரொலியை எழுப்பவும், கடிகாரங்கள் ஓடவும், மோட்டார்கள் தொடர்ந்து மெல்லோசை எழுப்பவும், அடுக்குமாடி கட்டடங்கள் வானளாவ உயர்ந்து நிற்கவும், தொங்கு பாலங்கள் தொங்கிய வண்ணமே இருக்கவும் காரணம். அதுவே என எதைக் குறிப்பிடுகிறோம்?

எஃகு​—⁠அதைத்தான் குறிப்பிடுகிறோம். பெரும் கட்டுமான பணிக்கு முதுகெலும்புபோல் விளங்குகிறது இந்த எஃகு. இதை உபயோகித்து கட்டப்பட்ட பிரமாண்டமான கப்பல்கள் ஏழு கடல்களையும் வளைய வருகின்றன. இதை உபயோகித்து தயாரிக்கப்பட்ட குழாய்கள் பெட்ரோலிய எண்ணெய்யையும் இயற்கை வாயுவையும் நூற்றுக்கணக்கான கிலோமீட்டர் தொலை தூரத்திலுள்ள கிணறுகளிலிருந்து சுமந்து வருகின்றன. பல விதங்களில் பயன்படும் இந்த எஃகு நினைத்துப் பார்க்க முடிந்ததற்கும் அதிகமாக நம்முடைய அன்றாட வாழ்க்கையில் வெகுவாய் பின்னிப்பிணைந்திருக்கிறது. உதாரணத்திற்கு, நீங்கள் வேலைக்குப் பயணிக்கும் பஸ்ஸில் எஃகு பட்டை சுற்றப்பட்ட டயர்களை அல்லது உங்கள் அடுக்குமாடி கட்டடத்தில் ஏறி, இறங்க பயன்படும் லிஃப்ட்டை சுமக்கும் எஃகு வடத்தைப் பற்றி சற்று சிந்தித்துப் பாருங்கள். நீங்கள் அணியும் கண்ணாடியில் பொருத்தப்பட்டுள்ள எஃகு திருகுகளையும் தேநீரைக் கலக்க உபயோகிக்கும் ஸ்டீல் ஸ்பூனைப் பற்றியும் என்ன சொல்லலாம்? நீடித்துழைக்கும், அதே சமயத்தில் மென்மையான இந்த உலோகத்தின் பணியும் பயனும் ஆயிரம் ஆயிரம். இது எப்படி தயாரிக்கப்படுகிறது, இவ்வளவு பயன்மிக்கதாக இதை ஆக்குவது எது?

கார்பனும் படிகங்களும்

எஃகு ஓர் உலோகக் கலவை, அல்லது இணைந்து செயல்படும் இயல்பில்லாத இரும்பு மற்றும் கார்பனின் கலவை. பெரும்பாலான உலோகங்களுடன் ஒப்பிட சுத்தமான இரும்பு வளைக்கக்கூடியது அல்லது வார்க்கக்கூடியது; எனவே உரமிக்க பணிகளுக்கு அதை உபயோகிக்க முடியாது. கார்பன் ஓர் அலோகம். வைரங்களும் புகைப்போக்கியிலுள்ள அட்டக்கரியும் இந்த அலோக தனிமத்தின் வெவ்வேறு வடிவங்கள். ஆனால் உருக்கிய இரும்புடன் கொஞ்சம் கார்பன் சேர்க்கப்படுகையில் கார்பனிலிருந்து முற்றிலும் வித்தியாசமான, அதே சமயத்தில் இரும்பைக் காட்டிலும் அதிக வலிமைமிக்க பொருள் கிடைக்கிறது.

எஃகை தயாரிப்பதில் படிகம் என அழைக்கப்படுவது முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. படிகங்களால் ஆனது இரும்பு என்பதை அறிந்திருந்தீர்களா? a சொல்லப்போனால், எல்லா திண்ம உலோகங்களும் படிகங்களால் ஆனவை; இந்தப் படிக கட்டமைப்பு, வடித்து உருவமைக்கும் இயல்பையும், பளபளப்பையும், மற்ற பண்பியல்புகளையும் தருகிறது. ஆனால் இரும்பு படிகங்களுக்கு மற்றொரு அம்சமும் உண்டு.

எஃகின்மீது இரும்பின் செல்வாக்கு

எஃகு உற்பத்தியில் உருக்கிய இரும்பு மற்ற தனிமங்களுடன் கலக்கப்படுகிறது. இந்தக் கலவை கெட்டியாகையில் இரும்பு மற்ற பொருட்களை சிதைக்கிறது; சொல்லப்போனால் அவற்றை உறிஞ்சி, தன் படிக அமைப்புகளுக்குள் வைத்துக்கொள்கிறது. மற்ற உலோகங்களும் அவ்வாறே செயல்படுகின்றன. ஆனால் இரும்பில் அப்படி என்ன விசேஷம் உள்ளது?

இரும்பு விநோதமானது; ஏனெனில் சூடுபடுத்தப்படுகையில் கெட்டியான நிலையில் இருக்கையிலேயே அதன் படிக அமைப்பை மாற்றலாம். இந்தச் சிறப்பியல்பு காரணமாக இரும்பு படிகங்கள் ஓரளவு நெருங்கிய நிலையிலிருந்து மிகவும் விலகிய நிலைக்கு மாறுவதும், மீண்டும் நெருங்கிய நிலைக்குத் திரும்புவதும் சாத்தியமாகிறது. அழகாக கட்டப்பட்ட வீட்டின் முன் அறையில் நீங்கள் உட்கார்ந்திருக்கையில் சுவர்கள் பக்கவாட்டிலும், தரை மேலும் கீழும் நகருவதாக கற்பனை செய்து பாருங்கள். இரும்பை உருகவிடாமல் உயர் வெப்பநிலையில் சூடாக்கி பின்னர் குளிர்விக்கையில் இதே போன்ற ஒன்றே இரும்பு படிகங்களுக்குள் நிகழ்கிறது.

இந்த மாற்றங்களுக்கு உள்ளாகும் சமயத்தில் அதில் கார்பன் இருக்குமானால் கடினமான உலோகக் கலவை மென்மையானதாக மாறலாம் அல்லது மென்மையான ஒன்று கடினமானதாக மாறலாம். எஃகு தயாரிப்பாளர்கள் இதைத் தங்களுக்கு சாதகமாக பயன்படுத்திக் கொண்டு, தாங்கள் உற்பத்தி செய்யும் பொருளின் கடினத் தன்மையில் மாற்றங்கள் செய்ய குளிர்வித்தல், தோய்த்தல், கட்டுப்படுத்தி ஆற்றுதல் போன்ற வெப்ப பதனிடும் முறைகளைக் கையாளுகின்றனர். b அத்தோடு முடிந்துவிடவில்லை, இன்னும் உண்டு.

மாங்கனீஸ், மாலிப்டினம், நிக்கல், வெனடியம், சிலிக்கன், காரீயம், குரோமியம், போரன், டங்ஸ்டன், அல்லது கந்தகம்  போன்ற மற்ற தனிமங்கள் சேர்த்து தயாரிக்கப்படுகையில் எஃகு வெறுமனே கடினத்தை அல்லது மென்மையை மட்டும் பெறுவதில்லை; உறுதி, உரம், நெகிழ் திறன், உலோக அரிமான தடுப்பாற்றல், இயந்திர வேலைப்பாடுக்கு உகந்த நிலை, வளையும் தன்மை, காந்தத் தன்மை, காந்தத் தன்மையின்மை என கணக்கு வழக்கில்லா பண்புகளைப் பெறுகிறது. ரொட்டி தயாரிப்பவர் கலவையில் சேர்க்க வேண்டிய பொருட்களையும் சூட்டடுப்பின் வெப்பத்தையும் கூட்டிக் குறைத்து வெவ்வேறு விதமான ரொட்டிகளைத் தயாரிப்பதைப் போல உலோகத்தை தயாரிப்பவர்கள் வெவ்வேறு உலோகக் கலவைகளை சேர்த்து வெப்பப் பதனத்தின் மூலம் ஆயிரக்கணக்கில் பல்வகை எஃகுகளை ஈடிணையற்ற வடிவில் உற்பத்தி செய்கிறார்கள். எஃகு தண்டவாளங்கள் 12,000 டன் சரக்கு இரயில்களை பாதுகாப்பாக சுமந்து செல்கின்றன; அதே சமயத்தில், குண்டூசியின் தலையளவுள்ள எஃகு தாங்கிகள் கடிகாரத்திலுள்ள இயந்திரத்தின் இயக்கு சக்கரத்தை தாங்குகின்றன.

எஃகு தயாரித்தல்​—⁠அன்றும் இன்றும்

நூற்றாண்டுகளுக்கு முன்பு உலோக பணியாளர்கள் இரும்பை பாத்திரங்களாகவும் போர்க்கருவிகளாகவும் வடித்தனர். உருக்கிப் பிரித்தெடுத்த இரும்பில் (கனிம பாறைகளிலிருந்து பிரிக்கப்பட்ட இரும்பு, தாது எனப்படுகிறது) உலோகத்திற்கு வலிமையும் உரமும் ஊட்டிய மாசுகள் இருந்ததை கண்டுபிடித்தனர். இரும்பு கருவியை தண்ணீரில் குளிர்விக்கும்போது அது மேலும் இறுகி கடினமாவதைக் கண்டறிந்தனர். இன்று, கொல்லனின் உலைக்குப் பதிலாக பெரும் ஊதுலைகளும், அவன் உபயோகித்த சம்மட்டிக்கும் பட்டடைக்கல்லுக்கும் பதிலாக இராட்சத உருட்டு ஆலைகளும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால் அன்று பலத்தோடு உலைக்களத்தில் உலோகத்தை அடித்தவர் பின்பற்றிய அதே அடிப்படை முறைகளையே இன்றைய தயாரிப்பாளர்களும் பின்பற்றுகின்றனர். அவர்கள் (1) இரும்பை உருக்குகின்றனர், (2) உலோகக் கலவைக்கான பொருட்களை கலக்கின்றனர், (3) எஃகை குளிர்விக்கின்றனர், (4) வடிவம் கொடுத்து அதை வெப்பப் பதனம் செய்கின்றனர்.

அருகே உள்ள பெட்டியில் காணப்படும் அளவீடுகளைக் கவனியுங்கள். அவை ஆச்சரியத்தில் ஆழ்த்தினாலும் ஒரு நாளில் எஃகு ஆலை இவை அனைத்தையும் பயன்படுத்திவிட முடியும். இந்த ஆலைக்கு பெரிய நிலப்பரப்பு தேவைப்படுகிறது. அதன் அடங்காப் பசிக்கு தீனிபோட்டு சமாளிக்க, தாதுப்பொருட்கள் அங்கு மலைபோல் குவிக்கப்பட்டிருக்கின்றன.

அற்புத உலோகம் ஏற்கும் அநேக வடிவங்கள்

எஃகுவின் பயனை அசாதாரணமான பல இடங்களில் காண முடிகிறது. அதில் கொஞ்சத்தை, கிராண்ட் பியானோவுக்குள் பார்க்கலாம். உரம்வாய்ந்த ஒருவகை எஃகால் தயாரிக்கப்பட்ட அதன் கம்பி இனிய இசையை எழுப்புகிறது. ஹேட்ஃபீல்ட் மாங்கனீஸ் எஃகு, இராட்சத பாறைகளை நொறுக்கும் இயந்திரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, பாறைகளை உடைத்து நொறுக்குவதில் எந்தளவுக்கு கடினமாக வேலை செய்கிறதோ அந்தளவுக்கு அந்த எஃகு உரமேறியதாக ஆகிறது. துருப்பிடிக்கா எஃகு, அறுவை மருத்துவரின் கத்திகளாகவும், மது கலன்களாகவும், ஐஸ்க்ரீம் இயந்திரங்களாகவும் வடிவெடுக்கிறது. உங்களுடைய தலையிலுள்ள முடிகளை எண்ண முடியாததைப் போலவே எஃகின் பயன்களும் எண்ணிலடங்காதவை.

உலகெங்கும் ஒவ்வொரு வருடமும் கிட்டத்தட்ட 80,00,00,000 டன் எஃகு உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. அதில் ஒரு கிராம் எஃகுகூட இரும்பு இல்லாவிட்டால் இருக்க முடியாது; உலகில் எக்கச்சக்கமாக உள்ள தனிமங்களில் இரும்பும் ஒன்று. நிலக்கரியும் சுண்ணாம்புக்கல்லும்கூட ஏராளமாக கிடைப்பதால் எஃகு எதிர்காலத்தில் பெருமளவு கிடைக்கும் என்பதாகவே தெரிகிறது.

எனவே அடுத்த முறை நீங்கள் உலோக ஊசியால் தைக்கும் போதோ, மீன்பிடிக்கும் தூண்டிலிலுள்ள உருளையை சுற்றும் போதோ, அட்ஜஸ்ட் செய்யக்கூடிய திருகுக் குறடை உபயோகிக்கும் போதோ, வேலியோடு சங்கிலி பிணைக்கப்பட்ட கதவைத் திறக்கும் போதோ, அடுத்த முறை வாகனத்தில் பயணப்படும் போதோ, வயலில் நேராக சால் ஓட்டும்போதோ அசாதாரண விதத்தில் இரும்பும் கார்பனும் கலந்திருப்பதாலேயே இவை எல்லாம் சாத்தியமாகின்றன என்பதை நினைத்துக் கொள்ளுங்கள். (g01 9/8)

[அடிக்குறிப்புகள்]

[பக்கம் 19-ன் பெட்டி]

10,000 டன் எஃகு உற்பத்திக்கு தேவையான பொருட்கள்

6,500 டன் நிலக்கரி

13,000 டன் தாது

2,000 டன் சுண்ணாம்புக்கல்

2,500 டன் எஃகு துண்டுகள்

150,00,00,000 லிட்டர் தண்ணீர்

80,000 டன் காற்று

 [பக்கம் 20, 21-ன் பெட்டி/படங்கள்]

எஃகு தயாரிக்கும் முறை

எளிதில் பார்த்து புரிந்துகொள்வதற்காக சில விவரங்கள் விடப்பட்டுள்ளன

எஃகு தயாரிப்பதற்கு வெப்பம் தேவை. வெப்பமானியை நம் வழிகாட்டியாக வைத்து செய்முறைகளின் பாதையில் சென்று எஃகு உருவாவதைக் காண்போம்.

◼ 1400°C.காற்று உட்புகா அறைகளில் வைக்கப்பட்டுள்ள பெரிய சூட்டடுப்புகளில் நிலக்கரி சூடேற்றப்படுகையில் அதிலுள்ள தேவையற்ற பொருட்கள் ஆவியாகின்றன; துண்டுகளோ அப்படியே இருக்கின்றன. இப்படி பெறப்படும் அட்டக்கறுப்பான பாளங்கள் கல்கரி என அழைக்கப்படுகின்றன; பின்னர் உற்பத்திக்கு தேவைப்படும் வெப்பத்தையும் கார்பனையும் இந்தக் கல்கரி தருகிறது.

◼ 1650°C.கல்கரி, இரும்பு தாது, சுண்ணாம்புக்கல் ஆகியவை ஒரு ஊதுலையில் போய் விழுகின்றன. அங்கு அனற்கொழுந்தையும் அதிக வெப்பமூட்டப்பட்ட காற்றையும் சந்திக்கின்றன. கல்கரி அங்கு எரிகிறது. அந்தக் கொப்பளிக்கும் சூட்டினால் தாதுவில் உள்ள தேவையற்ற பொருட்கள் சுண்ணாம்புக்கல்லுடன் சேர்ந்து உலோகக் கசடு எனும் உபபொருள் உருவாகிறது. அந்த மூலப்பொருட்கள் திரவ நிலையை அடைந்து ஊதுலையின் அடியில் தங்கிவிடுகின்றன. இரும்பின்மீது மிதக்கும் உலோகக் கசடு, கழிவாக ஒரு தொட்டியில் வெளியேற்றப்படுகிறது. திரவ நிலையிலுள்ள இரும்பு, சக்கரம் பொருத்தப்பட்ட புட்டி வடிவ வாகனங்களில் வந்து விழுகிறது; அவை, அனல் பறக்கும் சூட்டிலுள்ள இந்தச் சரக்கை அடுத்த இடத்திற்கு சுமந்து செல்கின்றன.

◼ 1650°C.கவனமாக பிரித்தெடுக்கப்பட்ட 90 டன் உலோக கழிவுத்துண்டுகள், அடிப்படை ஆக்ஸிஜன் ஊதுலை என அழைக்கப்படும் 9 மீட்டர் உயரமுள்ள பேரிக்காய் வடிவ கலத்தில் போடப்படுகின்றன. ஒரு பெரிய அகப்பை, வெப்பம் மிக்க இரும்பு திரவத்தை அந்த உலோக கழிவுத்துண்டுகள் மீது ஊற்றுகிறது;  பின்பு, லேன்ஸ் என்றழைக்கப்படும் தண்ணீரால் குளிரூட்டப்பட்ட குழாய் ஒன்று அந்தக் கலத்தில் நீட்டப்படுகையில் பெரும் தீப்பிழம்புகள் எழும்புகின்றன. அந்தக் குழாயிலிருந்து மிகையொலி அலைவெண்ணில் சுத்தமான ஆக்ஸிஜன் வேகமாக பீறிட்டுக் கொண்டு வெளிவருகிறது. இதனால் சீக்கிரத்தில், சூடான அடுப்பில் சூப்பு கொதிப்பது போல அந்த உலோகங்கள் கொதிக்க ஆரம்பிக்கின்றன. இப்போது வேதியல் மாற்றங்கள் நிகழ்கின்றன. ஒரு மணிநேரத்திற்குள் ஊதுலை தன் வேலையை முடித்துவிடுகிறது; கணப்பு என்றழைக்கப்படும் 300 டன் அளவுள்ள ஒரு தொகுதி எஃகு திரவம் அதை ஏற்றிச் செல்லும் அகப்பைகளில் வந்து விழுகிறது. அங்கு உலோகக் கலவைகள் சேர்க்கப்படுகின்றன. பாய்ந்தோடிவரும் இந்த அனல் கக்கும் திரவம் வார்ப்பு இயந்திரங்களுக்குள் விழுகிறது. எஃகு உருப்பெற ஆரம்பிக்கிறது.

◼ 1200°C.தேவையான அளவு தடிமத்தைப் பெற செஞ்சூட்டிலுள்ள எஃகு, உருளைகளுக்கு இடையே இறுக்கமாக அழுத்தப்படுகிறது. இப்படி கடுமையான சோதனைக்கு அதை உட்படுத்துவது அந்த உலோகத்துக்குக் கடினத்தன்மையை சேர்க்கிறது, அது மேலும் உருப்படுத்த முடியாதளவுக்கு கடினமடைகிறது.

◼ அறை வெப்பநிலை. எஃகு வார்க்கப்பட்டு, வெட்டப்பட்டு, சூட்டுருட்டலும், தண் உருட்டலும் செய்யப்பட்டு, வார்ப்படக்கரைசலுக்கு (அமிலத்தில் சுத்திகரிக்கப்படுதல்) உட்படுத்தப்படுகிறது. மீண்டும் மீண்டும் அது சூடாக்கப்படுகிறது. இறுதியில் வெப்பமானியில் வெப்பம் முழுமையாக குறைந்துவிடுகிறது. திரவ நிலையிலுள்ள எஃகு அல்லது கணப்பு, எஃகு தகடுகளாக அடுக்கப்படுகிறது. சீக்கிரத்தில் அது ஓர் அலுவலக கட்டடத்துக்கு தேவையான குழாய் வேலைகளுக்காக பயன்படும்படி பட்டறையில் வடிவெடுக்கிறது.

எஃகு ஆலையின் முக்கிய பாகங்கள் எஃகால் தயாரிக்கப்பட்டவையாக இருந்த போதிலும் பணி நடைபெறுகையில் அவை ஏன் உருகிவிடுவதில்லை? ஊதுலைகள், புட்டி வடிவ வாகனங்கள், அகப்பைகள் ஆகியவற்றின் உட்புறங்களுக்கு உட்பூச்சாக, உருகாத அல்லது வெப்பத்தை தாங்கக்கூடிய பொருட்களாலான செங்கல்கள் உள்ளன. ஒரு மீட்டர் தடிமமுள்ள இந்த சுவர், அடிப்படை ஆக்ஸிஜன் ஊதுலையைப் பாதுகாக்கிறது. ஆனால் இந்த செங்கல்களும் மட்டுக்குமீறிய வெப்பத்தால் பாதிக்கப்படுகின்றன; எனவே அவை அடிக்கடி மாற்றப்பட வேண்டும்.

[Diagram]

(For fully formatted text, see publication)

1. இரும்பு தயாரித்தல்

1400°C. நிலக்கரி → கல்கரி சூட்டடுப்புகள்

↓

1650°C. இரும்புத் தாது → ஊதுலை

சுண்ணாம்புக்கல் → ஊதுலை

↓

உருகிய இரும்பு

2. எஃகு தயாரித்தல் ↓

1650°C. கழிவுத்துண்டுகள் → அடிப்படை ஆக்ஸிஜன் உலை

சுண்ணாம்பும் இளக்கியும் → அடிப்படை ஆக்ஸிஜன் உலை

ஆக்ஸிஜன் → அடிப்படை ஆக்ஸிஜன் உலை

3. குளிர்வித்தல் ↓

தொடர்ச்சியான வார்ப்பு

புடமிட்ட பாளம்

செவ்வகப் பாளம்

பாளம்

4. இறுதியாக்கம் ↓

1200°C. எஃகு உருட்டல் (சட்டங்கள் அல்லது உத்தரங்கள்)

துத்தநாக பூச்சு

குளிர் உருட்டல்

சூட்டுருட்டல்

அறை வெப்பநிலை

[படம்]

ஆட்களின் அளவைப் பாருங்கள்

[பக்கம் 19-ன் படத்திற்கான நன்றி]

உவாட்ச் தவிர, பக்கங்கள் 19-21-லுள்ள எல்லா படங்களும்: Courtesy of Bethlehem Steel