강철 ‘스파아크’ 시험 기술

“강철이면 강철이지. 그것을 시험하는 이유가 무엇인가?” 하고 어떤 사람은 말할지 모른다. 그러나 그러한 사람들은 ‘니켈’강, ‘텅스텐’강 또는 ‘코발트’강이라는 말을 들어보지 않았겠는가? 거기에는 상당히 중요한 차이점들이 있다.

예를 들어 보자: 고속 열차가 선로 위를 달릴 때 그 선로는 굉장한 힘을 받는다. 이들은 마손(磨損)에 대한 내구력이 극도로 강해야 한다. 그러므로 ‘망간’이 12 내지 15‘퍼센트’ 함유된 특수 강을 사용해야 한다.

주부들도 강철에 대하여 까다롭다! 아무 것이나 좋아하는 것이 아니다. ‘크롬’이 12‘퍼센트’ 함유되어 있고 때로는 ‘니켈’도 약간 함유되어 있는 훌륭한 요리 기구들은 단순한 “강철”이 아니다. 그것은 ‘스테인레스’강이다. ‘스테인레스’강에는 여러 종류가 있는데—예를 들면, 그중 어떤 것은 다른 종류보다 부식(腐飾)에 더욱 강하게 처리되었다.

철공소나 기계 제작소에서 일하는 사람들은 각 제품에 따라 특수한 종류의 강철이 요구된다는 것을 알고 있다. 만일 여러 종류의 강철이 있다면 어느 것이 어느 것인지 어떻게 알아낼 수 있는가? 일반적으로 단순히 눈으로 보아서는 확실히 알 수 없다. 견본을 실험실에 보내어 화학적 분석을 요청해야 하는가? 그렇게 하면 비용도 많이 들고 시간도 걸린다. 확실히 더욱 실용적인 방법이 있을 것이다.

색깔 표시 방식

강철 제조업자들은 제련소에서 나오는 강철 봉 끝에 색깔 표시를 한다. 그에 대한 색깔 도표가 공급되므로 그것을 보면 사용자들이 강철을 보고 어떤 합금의 강철인지 알 수 있다.

당신도 알다시피, 합금이란 두 가지 이상의 금속을 함께 녹여서 만든다. 예를 들어, 구리와 아연을 합한 합금을 놋이라고 한다. 마찬가지로, 강철 합금에는 철 외에 여러 가지 성분들이 포함되어 있다. 강철을 더욱 강하게, 부식에 잘 견딜 수 있게 또는 더욱 탄력성있게 등등으로 만들기 위하여 그러한 것들을 첨가한다. 반짝거리는 ‘스테인레스’강 요리 기구를 만들기 위해서는 강철과 ‘크롬’(때로는 ‘니켈’도 함께)을 배합한다.

우리에게 여러 종류의 강철 봉이 있는데, 색깔이 표시되어 있는 끝이 잘려 나갔거나 색깔도 표도 찾을 수 없다면 어떻게 할 것인가? 실망할 것이 없다. 다른 방도가 있다.

‘스파아크’ 시험으로 알아내다

우리가 가지고 있는 강철 종류를 분별해 낼 수 있는 방법이 있다. 최근에 현대 공업 기술로 발전시킨 고대의 기술 즉 ‘스파아크’ 시험으로 그렇게 할 수 있다. 이 기술로는 그 금속의 화학적 성분을 알아낼 수 있을 뿐 아니라 탄소 제거 또는 열 처리에 의하여 어떤 성질을 갖게 되었는지도 알 수 있다.

금속 조각을 ‘그라인더’(마광기)에 대면 ‘스파아크’가 일어난다. ‘스파아크’ 시험은 파괴시키지 않고 빨리, 그리고 정확하게 금속 내에 들어있는 대부분의 합금 요소들의 존재를 밝혀 준다. 고속 휴대용 수동 ‘그라인더’를 사용한다. 6.3‘센티미터’의 회전 연마석은 1분에 15,000 내지 20,000회전을 내어도 깨지지 않는다. 연마석은 ‘스파아크’ 시험을 하기 전에 깨끗하게 청소해야 한다. 그렇지 않으면 이미 묻어 있는 강철 입자들로 인하여 잘못된 결과가 나오게 될 것이다.

연마석에 강철을 접촉시킬 때 일정한 압력으로 대는 것은 매우 중요하다. ‘스파아크’가 60‘센티미터’ 뻗칠 정도로 눌러야 한다. “그러나, ‘스파아크’를 내서 어쩌자는 것인가?” 하고 질문할지 모른다.

숙련된 사람의 눈은 이 ‘스파아크’로 그 강철의 정체를 알아낸다. 그 ‘스파아크’ 속에서, 각 원소는 자기 특유의 형태와 고유의 빛을 낸다. 강철 속에 함유되어 있는 어떤 원소의 양은 그것이 내는 특유 ‘스파아크’의 빈도를 보고 판별된다. 그러므로 탄소, ‘망간’, ‘실리콘’, ‘니켈’, ‘크롬’, ‘몰리브덴’, ‘텅스텐’, 구리, ‘알루미늄’, ‘티탄’, ‘바나듐’, ‘콜럼븀’과 같은 원소들의 존재 여부를 알아낼 수 있다. 그러므로 경험있는 ‘스파아크’ 시험자는 내구성이 강한 기차 선로에 적합한 ‘망간’강을 판별해 낼 수 있다.

강철은 넓게 두가지로 분류한다. 즉 단순 탄소강과 합금강이다.

단순 탄소강

고속 회전 연마석에 탄소강 조각을 대는 것을 살펴보자. ‘스파아크’ 흐름의 전체 모양을 보면 그것이 저-탄소강인지 고-탄소강인지 알아내는 데 도움이 된다. 저-탄소강은 길고 좁다란 불꽃의 흐름을 만든다. 그 반대로 고-탄소강은 짧고 넓다란 불꽃의 흐름을 만든다.

우리는 또한 날아가는 선 즉 ‘스파아크’의 흐름을 만드는 각각의 선을 유의해야 한다. 이것은 연마석의 마찰에 의하여 강철 봉에서 떨어져 나온 미소한 강철 입자들로 이루어져 있다. 입자가 떨어져 나올 때 생기는 열과 공기 속을 달릴 때 생기는 마찰로 인해 그 입자가 빛을 낸다. 강철의 작은 입자 하나 하나는 공중을 날으는 미소한 운석과 같다.

저-탄소강은 무르기 때문에, ‘그라인더’에 의해 좀 더 큰 조각으로 떨어져 나온다. 그러므로 날아가는 각각의 선들은 보다 넓으며, 또 덩어리가 크기 때문에, 단단하고 강한 고-탄소강의 작은 입자들보다 더 오래 빛을 낸다.

날아가는 선 끝에서의 파열 형태와 모양은 그 강철의 탄소 함량을 더욱 정확하게 알려 준다. 그 파열은 크기, 형태, 모양, 밝기 및 연마석으로 부터의 거리 등이 매우 다양하다. 저-탄소강은 갈라지는 가지가 적고, 반대로 고-탄소강은 별처럼 여러 갈래로 갈라진다. 그림을 보면 설명과 같이 그 차이를 얼마간 알게 될 것이다.

탄소 함량이 많을 수록 ‘스파아크’ 흐름의 밀도도 높아진다. 그 흐름의 중심부에서 이것을 볼 수 있다. 그럼에도 이러한 차이가 분명히 보여지는데, 그러나 기억할 점은, 그 밀도를 판단하는 데 극히 중요한 것은 강철 견본을 ‘그라인더’에 일정한 압력으로 대야 하는 것이다.

합금 강철에 대한 ‘스파아크’ 시험

합금 강철을 ‘스파아크’ 시험 할 때는 특별한 요인들을 관찰해야 한다. 이는 강철 속에 들어 있는 각 원소와 원소의 비율에 따라 특유의 ‘스파아크’와 색깔 효과를 내기 때문이다.

각 원소 고유의 상표라고 불리울 수 있는 요인은 그것의 특성이다. 강철에 들어 있는 합금 원소의 함량이 많을 수록 ‘스파아크’ 흐름 내에 그 원소의 특성이 더욱 뚜렷이 나타난다. 어떤 알지 못하는 강철을 시험하는 데 각각 주 ‘스파아크’ 선의 끝에서 ‘화살촉’과 같은 모양이 보인다면 그것은 그 강철이 ‘몰리브덴’을 함유하고 있음을 알려 준다. ‘바나듐’이 들어 있으면 ‘스파아크’ 선의 끝에 뒤집힌 우산 모양이 나타난다.

색깔도 한 가지 요인이다. 일반적으로 말하여, 쉽사리 산화되는 원소들은 ‘스파아크’ 흐름이 더욱 밝고, 그 반대로, 산화가 잘 안되는 원소들은 그 흐름이 덜 밝다. 대부분의 탄소강은 담황색을 띤다. 합금강은 일반적으로 흐린 황색이다. ‘텅스텐’이 들어 있는 고속강은 붉거나 어두운 ‘오렌지’ 색깔의 ‘스파아크’ 흐름을 낸다.

이상 간단히 살펴본 것을 통하여 우리는 ‘스파아크’ 시험이 중요한 공업 기술이며, 강철의 합금 성분을 알아내는 데 매우 유용한 기술이라는 점을 알게 되었다. 당신은 이러한 ‘스파아크’ 시험 기사가 되지 않을지 모르지만, 다른 사람들이 이러한 재능을 발전시켰다는 것을 아는 것은 좋은 일이다. 다음에 당신이 ‘스테인레스’강 요리 기구를 사용할 때나 매끄러운 강철 선로 위를 달리는 급행 열차를 탈 때 이점을 생각해 보라.—기고.

[20면 삽화]

저-탄소강의 스파이크 갈라짐

고-탄소강의 별모양 파열

[21면 삽화]

저-탄소강 (성긴 스파아크 흐름)

고-탄소강 (조밀한 스파아크 흐름)