ലോഹ ഗുണങ്ങളിൽ മാലിന്യങ്ങളുടെ സ്വാധീനം
ലോഹങ്ങൾ അവയുടെ ശക്തി, കാഠിന്യം, ഉയർന്ന വൈദ്യുത, താപ ചാലകത, വിവിധ ഘടകങ്ങളായി രൂപപ്പെടാനുള്ള എളുപ്പം എന്നിവയ്ക്ക് വ്യാപകമായി അറിയപ്പെടുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ ഗുണങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ലോഹത്തിന്റെ തരം മാത്രമല്ല, അതിനുള്ളിൽ എന്താണ് "വഹിക്കുന്നത്" എന്നതും ആണ്. ചെറിയ അളവിലുള്ള വിദേശ വസ്തുക്കൾ - മാലിന്യങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു - ഒരു ലോഹത്തിന്റെ സ്വഭാവത്തെ ഗണ്യമായി മാറ്റും. പല സന്ദർഭങ്ങളിലും, ഈ മാറ്റങ്ങൾ ദോഷകരമാകാം, പക്ഷേ ചില സാഹചര്യങ്ങളിൽ, വസ്തുക്കളുടെ പ്രകടനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് അവ ഉപയോഗിക്കാം. ലോഹങ്ങളുടെ ഘടനാപരമായ, മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രിക്കൽ, താപ, നാശന പ്രതിരോധ ഗുണങ്ങളെ മാലിന്യങ്ങൾ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നുവെന്നും വ്യവസായത്തിൽ അവയുടെ പ്രയോഗത്തിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങൾക്കൊപ്പം ഈ ലേഖനം ചർച്ച ചെയ്യുന്നു.
ലോഹങ്ങളിലെ മാലിന്യങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?
ഒരു ലോഹത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതും എന്നാൽ അതിന്റെ ആവശ്യമുള്ള ഘടനയുടെ ഭാഗമല്ലാത്തതുമായ മൂലകങ്ങളോ സംയുക്തങ്ങളോ ആണ് മാലിന്യങ്ങൾ. മാലിന്യങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്നവയിൽ നിന്ന് ഉണ്ടാകാം:
1. വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ പൂർണ്ണമായും വേർതിരിക്കാത്ത അസംസ്കൃത അയിര് വസ്തുക്കൾ.
2. ഉരുകൽ, കാസ്റ്റിംഗ് പ്രക്രിയകൾ, ഉദാഹരണത്തിന് ലോഹം വാതകത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു (ഹൈഡ്രജൻ, ഓക്സിജൻ, നൈട്രജൻ).
3. ഫർണസ് റിഫ്രാക്റ്ററികളിൽ നിന്നോ സ്ലാഗിൽ നിന്നോ ഉള്ള കണികകൾ പോലുള്ള ഉപകരണങ്ങളുടെയും പരിസ്ഥിതിയുടെയും മലിനീകരണം.
4. ഓക്സിജനോ നൈട്രജനോ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന വെൽഡിംഗ് പോലുള്ള വിപുലമായ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകൾ.
5. ചില മൂലകങ്ങൾ ധാന്യങ്ങളുടെ അതിരുകളിലോ ചില പ്രദേശങ്ങളിലോ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുമ്പോൾ, മരവിപ്പിക്കൽ സമയത്ത് വേർതിരിക്കൽ.
മാലിന്യങ്ങൾ പല രൂപങ്ങളിൽ നിലനിൽക്കും: ഖര ലായനികളായി ലയിക്കുക, ലോഹമല്ലാത്ത ഉൾപ്പെടുത്തലുകളായി കുടുങ്ങിപ്പോകുക, അവക്ഷിപ്തങ്ങളായി അവക്ഷിപ്തമാക്കുക, അല്ലെങ്കിൽ ധാന്യങ്ങളുടെ അതിരുകളിൽ ശേഖരിക്കുക.
ലോഹ സൂക്ഷ്മഘടനയിൽ മാലിന്യങ്ങളുടെ പ്രഭാവം.
ലോഹങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളെ അവയുടെ സൂക്ഷ്മഘടന ശക്തമായി സ്വാധീനിക്കുന്നു: ധാന്യത്തിന്റെ വലിപ്പം, ഘട്ടം വിതരണം, സ്ഥാനഭ്രംശങ്ങൾ, ഉൾപ്പെടുത്തലുകളുടെ സാന്നിധ്യം. മാലിന്യങ്ങൾ ഇവയാകാം:
– ധാന്യത്തിന്റെ വലിപ്പം മാറ്റുന്നു: ചൂടാക്കുമ്പോൾ ചില ഘടകങ്ങൾ ധാന്യത്തിന്റെ വളർച്ചയെ തടയുന്നു, ഇത് സാധാരണയായി ശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മമായ ധാന്യങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്നു.
– പുതിയ ഘട്ടങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു: ഉദാഹരണത്തിന് ഇരുമ്പിലെ കാർബൺ സിമന്റൈറ്റ് (Fe₃C) അല്ലെങ്കിൽ കാർബൈഡ് ഘട്ടം ഉണ്ടാക്കുന്നു.
– വേർതിരിക്കലിന് കാരണമാകുന്നു: ചില മൂലകങ്ങൾ ധാന്യങ്ങളുടെ അതിരുകളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടാൻ സാധ്യതയുണ്ട്, ഇത് പൊട്ടലിനും നാശത്തിനും സാധ്യതയുള്ള ദുർബലമായ പോയിന്റുകളായി മാറിയേക്കാം.
മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, മാലിന്യങ്ങൾ "വൃത്തികേടാക്കുന്നത്" മാത്രമല്ല, ലോഹം എങ്ങനെ ഖരമാകുന്നു, ചൂട് കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നു, ഉപയോഗത്തിൽ പ്രതികരിക്കുന്നു എന്നതിനെയും സ്വാധീനിക്കുന്നു.
മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളിൽ സ്വാധീനം: ശക്തി, ഡക്റ്റിലിറ്റി, കാഠിന്യം
1. സോളിഡ് സൊല്യൂഷൻ സ്ട്രെങ്തനിംഗ്
ക്രിസ്റ്റൽ ലാറ്റിസിൽ മാലിന്യങ്ങൾ ലയിക്കുമ്പോൾ, വ്യത്യസ്ത വലുപ്പത്തിലുള്ള വിദേശ ആറ്റങ്ങൾ ലാറ്റിസ് വികലതകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ വികലതകൾ സ്ഥാനഭ്രംശങ്ങളുടെ ചലനത്തെ തടയുകയും ശക്തിയും കാഠിന്യവും വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു സാധാരണ ഉദാഹരണം:
– ഇരുമ്പിലെ കാർബൺ (ഒരു നിശ്ചിത അളവ് വരെ) ഉരുക്കിന്റെ ശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
– ചെമ്പിലെ സിങ്ക് ശുദ്ധമായ ചെമ്പിനെക്കാൾ ശക്തിയുള്ള പിച്ചള ഉണ്ടാക്കുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, ബലം വർദ്ധിക്കുന്നത് പലപ്പോഴും ഡക്റ്റിലിറ്റി കുറയുന്നതിലൂടെയാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. ലോഹത്തിന് പൊട്ടാതെ പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം വരുത്താനുള്ള കഴിവ് കുറയുന്നു.
2. പൊട്ടൽ (മാലിന്യങ്ങൾ മൂലമുള്ള ദുർബലത)
ചില മാലിന്യങ്ങൾ, പ്രത്യേകിച്ച് ധാന്യങ്ങളുടെ അതിരുകളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്നവ, കാഠിന്യം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും. മുമ്പ് ഡക്റ്റൈൽ ആയ ഒരു ലോഹം, പ്രത്യേകിച്ച് ചില താപനിലകളിൽ, പൊട്ടുന്നതായി മാറും. ഉദാഹരണത്തിന്:
– ഉരുക്കിലെ ഫോസ്ഫറസും സൾഫറും പൊട്ടലിന് കാരണമാകും, കാരണം അവ ധാന്യ അതിർത്തികളിൽ സംയുക്തങ്ങളോ വേർതിരിക്കലോ ഉണ്ടാക്കുന്നു.
- ഹൈഡ്രജന് ഹൈഡ്രജൻ പൊട്ടലിന് കാരണമാകും, ഇത് ഉയർന്ന ശക്തിയുള്ള സ്റ്റീൽ, ബോൾട്ടുകൾ അല്ലെങ്കിൽ സമ്മർദ്ദമുള്ള ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയിൽ പെട്ടെന്ന് വിള്ളലുകൾ ഉണ്ടാക്കും.
3. ഉൾപ്പെടുത്തൽ, ക്ഷീണ പ്രതിരോധം
ഓക്സൈഡുകൾ, സൾഫൈഡുകൾ അല്ലെങ്കിൽ സിലിക്കേറ്റുകൾ പോലുള്ള ഉൾപ്പെടുത്തലുകൾ സമ്മർദ്ദ കേന്ദ്രീകരണമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ആവർത്തിച്ചുള്ള ലോഡിംഗിൽ, ഉൾപ്പെടുത്തലുകളിൽ നിന്ന് ക്ഷീണ വിള്ളലുകൾ പലപ്പോഴും ആരംഭിക്കുന്നു. ഫലമായി:
– ക്ഷീണം കുറഞ്ഞ ജീവിതം
– പെട്ടെന്നുള്ള പരാജയ സാധ്യത വർദ്ധിക്കുന്നു
അതുകൊണ്ട്, ഷാഫ്റ്റുകൾ, സ്പ്രിംഗുകൾ, അല്ലെങ്കിൽ കറങ്ങുന്ന ഓട്ടോമോട്ടീവ് ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്കുള്ള സ്റ്റീലിന് സാധാരണയായി കർശനമായ ശുചിത്വ നിയന്ത്രണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.
വൈദ്യുത, താപ ചാലകതയിലുള്ള പ്രഭാവം
ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് താരതമ്യേന സ്വതന്ത്രമായി സഞ്ചരിക്കാൻ കഴിയുന്നതിനാൽ ശുദ്ധമായ ലോഹങ്ങൾക്ക് ഉയർന്ന ചാലകതയുണ്ട്. മാലിന്യങ്ങൾ ഇലക്ട്രോൺ വിസരണം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, അതിനാൽ:
– പ്രതിരോധശേഷി വർദ്ധിക്കുന്നു
- വൈദ്യുതചാലകത കുറയുന്നു
– താപ ചാലകതയും പൊതുവെ കുറയുന്നു
ഏറ്റവും വ്യക്തമായ ഉദാഹരണം ചെമ്പ് ആണ്: ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള ചെമ്പ് കേബിളുകൾക്കും മോട്ടോർ കോയിലുകൾക്കും ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതേസമയം കൂടുതൽ മാലിന്യങ്ങളുള്ള ചെമ്പ് കൃത്യതയുള്ള വൈദ്യുത ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമല്ല. ഓക്സിജൻ അല്ലെങ്കിൽ ഫോസ്ഫറസ് പോലുള്ള ചെറിയ അളവിലുള്ള മൂലകങ്ങൾ പോലും ചാലകതയെ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും.
എന്നിരുന്നാലും, ഈ പ്രഭാവം ഉപയോഗപ്പെടുത്താനും കഴിയും. വൈദ്യുതിയെ കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായി താപമാക്കി മാറ്റുന്നതിനായി, നൈക്രോം (Ni-Cr) പോലുള്ള ലോഹസങ്കരങ്ങൾ മനഃപൂർവ്വം ചൂടാക്കൽ മൂലകങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളതായി നിർമ്മിക്കുന്നു.
നാശത്തിലും ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിരോധത്തിലും ആഘാതം
രാസഘടനയും സൂക്ഷ്മഘടനയും ശക്തമായി സ്വാധീനിക്കുന്ന ഒരു ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനമാണ് കോറോഷൻ. മാലിന്യങ്ങൾക്ക് ഇവ ചെയ്യാൻ കഴിയും:
– ലോഹത്തിനുള്ളിൽ മൈക്രോ ഗാൽവാനിക് ജോഡികൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു, ഇത് നാശത്തെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന പ്രാദേശിക ആനോഡുകളും കാഥോഡുകളും സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
– ചില മൂലകങ്ങൾ ധാന്യ അതിർത്തികളിൽ അവക്ഷിപ്തമാകുകയാണെങ്കിൽ ഇന്റർഗ്രാനുലാർ കോറോഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
- സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീലിൽ പോലുള്ള സംരക്ഷിത നിഷ്ക്രിയ പാളിയുടെ സ്ഥിരത മാറ്റുന്നു.
ഉദാഹരണത്തിന്, സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീലിൽ, കാർബണിന്റെയും ക്രോമിയത്തിന്റെയും വിതരണം നിയന്ത്രിക്കണം. ക്രോമിയം കാർബൈഡുകൾ ധാന്യ അതിർത്തികളിൽ (സെൻസിറ്റൈസേഷൻ) അടിഞ്ഞുകൂടുകയാണെങ്കിൽ, ചുറ്റുമുള്ള പ്രദേശങ്ങൾ ക്രോമിയം കുറവുള്ളതും നാശത്തിന് വിധേയമാകുന്നതുമായി മാറുന്നു. മറുവശത്ത്, ചില മൂലകങ്ങളുടെ (മോളിബ്ഡിനം പോലുള്ളവ) നിയന്ത്രിത കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ യഥാർത്ഥത്തിൽ കുഴിച്ചെടുക്കൽ നാശത്തിനെതിരായ പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
ഉയർന്ന താപനിലയിലെ താപ ഗുണങ്ങളിലും പെരുമാറ്റത്തിലും ഉള്ള പ്രഭാവം.
മാലിന്യങ്ങൾ വ്യത്യാസപ്പെടാം:
- ദ്രവണാങ്കവും മരവിപ്പിക്കുന്ന ശ്രേണിയും
- ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഘട്ടം സ്ഥിരത
– ക്രീപ്പ് (ഉയർന്ന താപനിലയിലെ ലോഡ് മൂലമുള്ള മന്ദഗതിയിലുള്ള രൂപഭേദം)
ചില മാലിന്യങ്ങൾ ഗ്രെയിൻ ബൗണ്ടറികളെ ദുർബലപ്പെടുത്തി ക്രീപ്പ് പ്രതിരോധം കുറയ്ക്കുന്നു, അതേസമയം ചില അലോയിംഗ് ഘടകങ്ങൾ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സ്ഥിരതയുള്ള അവക്ഷിപ്തങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്തി ലോഹത്തെ ശക്തിപ്പെടുത്തും. ടർബൈൻ, ബോയിലർ അല്ലെങ്കിൽ എഞ്ചിൻ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ, കോമ്പോസിഷൻ നിയന്ത്രണം നിർണായകമാണ്.
മാലിന്യങ്ങളുടെ പങ്ക്: ദോഷകരമോ പ്രയോജനകരമോ?
അനാവശ്യമായ മാലിന്യങ്ങളും മനഃപൂർവ്വം ചേർത്ത അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളും തമ്മിൽ വേർതിരിച്ചറിയേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്. ചിലപ്പോൾ ഒരേ മൂലകം ഒരു സന്ദർഭത്തിൽ "അശുദ്ധി"യും മറ്റൊരു സന്ദർഭത്തിൽ "അലോയ്"യും ആകാം. ഉദാഹരണത്തിന്:
- ശുദ്ധമായ ഇരുമ്പിൽ കാർബൺ ഒരു "അശുദ്ധി" ആണ്, പക്ഷേ ഉരുക്കിലെ പ്രധാന മൂലകമാണ്.
- ചെമ്പിലെ ഓക്സിജൻ ചില പ്രോസസ്സിംഗ് കഴിവുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തും, പക്ഷേ ചില വൈദ്യുത പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് ദോഷകരമാണ്.
നിലനിൽപ്പിന്റെ രൂപങ്ങൾ (അലിഞ്ഞുചേർന്നത്, ഉൾപ്പെടുത്തലുകൾ, അവക്ഷിപ്തങ്ങൾ), വിതരണം എന്നിവ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലാണ് താക്കോൽ.
വ്യാവസായിക രീതികളിലെ മാലിന്യങ്ങൾ എങ്ങനെ നിയന്ത്രിക്കാം
ലോഹ ഗുണങ്ങൾ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ, വ്യവസായം വിവിധ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ പ്രയോഗിക്കുന്നു:
1. ശുദ്ധീകരണവും ശുദ്ധീകരണവും (ഉദാ. ഡീസൽഫറൈസേഷൻ, ഡീഓക്സിഡേഷൻ).
2. ഹൈഡ്രജൻ, നൈട്രജൻ തുടങ്ങിയ ലയിച്ച വാതകങ്ങളെ കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള വാക്വം ഡീഗ്യാസിംഗ്.
3. ഓക്സൈഡുകളോ അനാവശ്യ സംയുക്തങ്ങളോ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഫ്ലക്സും സ്ലാഗ് നിയന്ത്രണവും ഉപയോഗിക്കുക.
4. മഴയും വേർതിരിക്കലും നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള ചൂട് ചികിത്സ.
5. ഉൾപ്പെടുത്തലുകളും സുഷിരങ്ങളും കുറയ്ക്കുന്നതിന് കാസ്റ്റിംഗ് പ്രക്രിയ നിയന്ത്രിക്കുക.
6. പരമാവധി മാലിന്യ പരിധികൾ നിർണ്ണയിക്കുന്ന കോമ്പോസിഷൻ മാനദണ്ഡങ്ങൾ (ASTM, JIS, ISO).
ഉപസംഹാരം
ലോഹങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളെ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിൽ മാലിന്യങ്ങൾ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ചെറിയ അളവിൽ, ഖര ലായനി ശക്തിപ്പെടുത്തൽ അല്ലെങ്കിൽ ധാന്യ ശുദ്ധീകരണം വഴി അവയ്ക്ക് ശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, എന്നാൽ അവയുടെ തരത്തെയും വിതരണത്തെയും ആശ്രയിച്ച് ഡക്റ്റിലിറ്റി, കാഠിന്യം, ക്ഷീണ ആയുസ്സ്, ചാലകത, നാശന പ്രതിരോധം എന്നിവ കുറയ്ക്കാനും അവയ്ക്ക് കഴിയും. അതിനാൽ, ആധുനിക മെറ്റലർജിക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യ ശുദ്ധീകരണത്തിലൂടെയും മൈക്രോസ്ട്രക്ചറൽ പ്രോസസ്സിംഗിലൂടെയും കർശനമായ മാലിന്യ നിയന്ത്രണത്തിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. ആത്യന്തികമായി, മാലിന്യങ്ങളുടെ ഫലങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുന്നത് ഒരു പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനായി ശരിയായ മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുക്കാൻ നമ്മെ സഹായിക്കുന്നു: ഉയർന്ന ചാലകതയുള്ള ചെമ്പ് വയറുകൾ മുതൽ കടുപ്പമുള്ള ഘടനാപരമായ സ്റ്റീലുകൾ വരെ, അങ്ങേയറ്റത്തെ പരിതസ്ഥിതികൾക്കുള്ള ചൂട്-പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ലോഹസങ്കരങ്ങൾ വരെ.
നിങ്ങൾക്ക് താൽപ്പര്യമുണ്ടെങ്കിൽ, ഈ ലേഖനത്തെ കൂടുതൽ അക്കാദമിക് പതിപ്പിലേക്ക് (അവലംബങ്ങളോടെ) മാറ്റാം, അല്ലെങ്കിൽ സ്റ്റീലിൽ സൾഫറിന്റെ പ്രഭാവം, ഉയർന്ന ശക്തിയുള്ള സ്റ്റീലിൽ ഹൈഡ്രജൻ, അല്ലെങ്കിൽ ഇലക്ട്രിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ചെമ്പിൽ ഓക്സിജൻ എന്നിവ പോലുള്ള പ്രത്യേക കേസ് പഠനങ്ങൾ ചേർക്കാം.
