Цвета побежалости металлов, определение температуры по цвету нагретой заготовки

Алан-э-Дейл       30.04.2022 г.

Содержание

При какой температуре краснеет сталь

При закалке многих инструментов, например молотков, чеканов, резцов и других, требуется, чтобы закаленной была только рабочая часть, а сам инструмент оставался бы сырым, незакаленным. В этом случае инструмент нагревают немного выше рабочего конца до требуемой температуры, после чего опускают в воду только рабочую часть. Вынув инструмент из воды, быстро зачищают шкуркой или трением о землю его рабочую часть. Оставшееся в неохлажденной части тепло поднимет температуру охлаждаемого конца и появится на нем нужный цвет побежалости, после этого инструмент окончательно охлаждают.

Таблица7 Таблица определения температуры нагрева по цветам побежалости

Цвет побежалости Температура, град. С Инструмент, который следует отпускать
Бледно-желтый 210
Светло-желтый 220 Токарные и строгальные резцы для обработки чугуна и стали
Желтый 230 Тоже
Темно-желтый 240 Чеканы для чеканки по литью
Коричневый 255
Коричнево-красный 265 Плашки, метчики, сверла, резцы для обработки меди, латуни, бронзы
Фиолетовый 285 Зубила для обработки стали
Темно-синий 300 Чеканы для чеканки из листовой меди, латуни и серебра
Светло-синий 325
Серый 330

Образование окалины на поверхности изделия приводит к угару металла, деформации. Это уменьшает теплопроводность и, стало быть, понижает скорость нагрева изделия в печи, затрудняет механическую обработку. Удаляют окалину либо механическим способом, либо химическим (травлением).

Условия при окрашивании металла.

Итак, Вы уже подготовили поверхность, выбрали краску, инструменты и теперь осталось покрасить металл. Влияние мешающих работе при окрашивании факторов, погодных и условий окружающей среды нужно исключить. Температура и влажность должны быть в интервале допустимых для применяемых материалов, о чем можно узнать из инструкции по применению красок. Обычной причиной отслаивания краски является ее нанесения на влажную или замерзшую поверхность.

Относительная влажность воздуха по — разному влияет на свойства высыхания и образования пленки краски. На чистых, глянцевых поверхностях пар конденсируется во влагу при относительной влажности воздуха 100 %. На шероховатых или неочищенных конденсация может происходить и при более низких значения, например, 60-70 %. При температуре поверхности металла ниже температуры воздуха, конденсат может осесть на поверхностях, хотя влажность воздуха и мала.

Поэтому важно, чтобы температура поверхности металла была бы достаточно выше точки росы. Поверхности высыхают медленно и до тех пор, пока их температура поднимается и температурные значения воздуха и металлической поверхности не сравняются начинать окрасу нельзя

Условия влажности возможно улучшить при подогревании или высушивании воздуха.

Температура существенно влияет на срок высыхания краски и образования пленки на поверхности. Главным правилом является то, что чем выше температура, тем быстрее высыхание

Температурные значения ниже + 5 ° С могут оказать вредное влияние на:

— способность к окрашиванию;

— высыхание и образование пленки;

— отвердение слоя пленки;

-прочность, то есть защитные свойства пленки.

Низкая температура заметно увеличивает вязкость краски, в связи с чем краску приходится разбавлять для улучшения нанесения. Сохнущие при окислении краски, такие как масляные и алкидные, отверждаются очень медленно при низкой температуре. Нужно исключить работу при температуре ниже + 5 ° С.

Эпоксидные и эпоксидно – смолевые, как и другие реагирующие краски отверждаются медленно, если температура ниже + 10° С.

Высокая температура ускоряет испарение разбавителя, что может привести к слишком быстрому высыханию и «закрыванию» части растворителя под пленкой, что может привести к образованию разрывов пленки, пузырьков и кратерообразных пор. Когда температура воздуха больше + 30° С и температура поверхности выше + 50° С красить не рекомендуется.

Share this post for your friends:
Friend me:

Можно ли повысить твердость металлов и их сплавов?

Технологии придания большей твердости металлам и сплавам совершенствовались в течение долгих веков. Современное оборудование позволяет проводить термическую обработку таким образом, чтобы значительно улучшать свойства изделий даже из недорогих материалов.

Закалка стали и сплавов

Закалка (мартенситное превращение) — основной способ придания большей твердости сталям. В этом процессе изделие нагревают до такой температуры, что железо меняет кристаллическую решетку и может дополнительно насытиться углеродом. После выдержки в течение определенного времени, сталь охлаждают.

Это нужно сделать с большой скоростью, чтобы не допустить образования промежуточных форм железа.В результате быстрого превращения получается перенасыщенный углеродом твердый раствор с искаженной кристаллической структурой. Оба эти фактора отвечают за его высокую твердость (до HRC 65) и хрупкость.

Большинство углеродистых и инструментальных сталей при закаливании нагревают до температуры от 800 до 900С, а вот быстрорежущие стали Р9 и Р18 калятся при 1200-1300С.

Микроструктура быстрорежущей стали Р6М5: а) литое состояние; б) после ковки и отжига; в) после закалки; г) после отпуска. ×500.

Режимы закалки

Нагретое изделие опускают в охлаждающую среду, где оно остается до полного остывания Это самый простой по исполнению метод закалки, но его можно применять только для сталей с небольшим (до 0,8%) содержанием углерода либо для деталей простой формы. Эти ограничения связаны с термическими напряжениями, которые возникают при быстром охлаждении — детали сложной формы могут покоробиться или даже получить трещины.

При таком способе закалки изделие охлаждают до 250-300С в соляном растворе с выдержкой 2-3 минуты для снятия термических напряжений, а затем завершают охлаждение на воздухе. Это позволяет не допускать появления трещин или коробления деталей. Минус этого метода в сравнительно небольшой скорости охлаждения, поэтому его применяют для мелких (до 10 мм в поперечнике) деталей из углеродистых или более крупных — из легированных сталей, для которых скорость закалки не столь критична.

Начинается быстрым охлаждением в воде и завершается медленным — в масле. Обычно такую закалку используют для изделий из инструментальных сталей. Основная сложность заключается в расчете времени охлаждения в первой среде.

Поверхностная закалка (лазерная, токами высокой частоты)

Применяется для деталей, которые должны быть твердыми на поверхности, но иметь при этом вязкую сердцевину, например, зубья шестеренок. При поверхностной закалке внешний слой металла разогревается до закритических значений, а затем охлаждается либо в процессе теплоотвода (при лазерной закалке), либо жидкостью, циркулирующей в специальном контуре индуктора (при закалке током высокой частоты)

Таблица температур закалки и отпуска сталей

№ п/п Марка стали Твёрдость (HRCэ) Температ. закалки, град.С Температ. отпуска, град.С Температ. зак. ТВЧ, град.С Температ. цемент., град.С Температ. отжига, град.С Закал. среда Прим.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Сталь 20 57…63 790…820 160…200 920…950 Вода
2 Сталь 35 30…34 830…840 490…510 Вода
33…35 450…500
42…48 180…200 860…880
3 Сталь 45 20…25 820…840 550…600 Вода
20…28 550…580
24…28 500…550
30…34 490…520
42…51 180…220 Сеч. до 40 мм
49…57 200…220 840…880

Индекс цветопередачи ламп CRI

Способы пайки светодиодных лент

На комфорт пребывания в помещении и производительность труда влияет не только яркость света, но и его оттенок. Не менее важным является соответствие воспринимаемого цвета реальному. Числовое обозначение этого параметра называется индекс или коэффициент цветопередачи. Обозначается он Rа или CRI, от англ. colour rendering index (коэффициент цветопередачи).

Эталонным является дневной свет. Его CRI равен 100. Производители осветительных приборов не стремятся добиться такого качества. Лампы с коэффициентом более 80 не утомляют глаза, а с Ra больше 90 – субъективно не отличаются от эталонных.


Различие в отображении цветов при разном CRI

При определении Ra производится сравнение восьми эталонных цветов (DIN 6169) по методу Международной комиссии по освещению (CIE). При этом отмечается искажение цвета образцов при исследуемом освещении от цвета при эталонном освещении. Лампы с Тс до 5000К сравниваются с эталонным светильником, дающим спектр излучения чёрного тела, а для светильников с более высокой температурой эталоном является дневной свет.

Средняя величина отклонения вычитается из 100. Результат и есть индекс цветопередачи CRI.

Цвета побежалости для отделки поверхности

При подготовке регламентов стоит предпочесть более низкие температуры и более продолжительную выдержку, так как пленки в этом случае получаются более прочными и исключается создание дополнительных термических напряжений, которые могут приводить к короблению изделий.

Цвета побежалости используют для отделки поверхности изделий из стали, чугуна и цветных металлов: пряжек, поковок, солнечных коллекторов, холодного оружия и обрабатывающего инструмента. Это и всем известный процесс воронения.

И для закаленной стали и не закаленной образование окисных пленок будет происходить по-разному. На скорость образования окисных пленок значительное влияние оказывают:

  • структура. Закаленные стали окисляются медленнее,
  • загрязненность поверхности. Масляные пленки обугливаются до сажи, поэтому пленки получатся рыхлыми и неплотными,
  • шероховатость поверхности. На полированной поверхности пленка получится тоньше, чем на шершавой при одинаковых условиях.

Для получения плотной, равномерной окисной пленки необходимы нагревательные печи, способные удерживать стабильную температуру в течение длительного времени.

В домашних условиях это или горн, или паяльная лампа, или качественная плита с духовкой. И в таком случае режим чернения подбирается для каждого изделия индивидуально. Необходимо помнить, что переход из одного цвета в другой происходит быстро, поэтому процесс требует самого пристального внимания.

Выбор светового оборудования по значению Тс

Функциональный подход к определению необходимой температуры света отличается от дизайнерских и специальных задач. В первом случае мы учитываем требования технических стандартов и опыт, накопленный в медицине, на производстве, в дизайне, архитектуре. Во втором — опираемся на эстетические предпочтения и логику декоративных решений. В третьем — выполняем проектные требования.

Температура света в функциональном освещении

2 основных вида функционального освещения — общее и местное. В зависимости от назначения помещения/зоны/объекта/ рекомендуется использовать оборудование со значениями Tc в диапазоне 2400… 7000 К.

Рекомендуемая цветовая температура искусственного освещения, К
Пространство Общее осв-ние Местное осв-ние
Гостиные комнаты 2800… 4200 2400… 4200
Спальни 2400… 3200 2400… 3500
Детские 2800… 3200 2800… 3500
Зоны общего пользования 3200… 5500 3500… 5500
Кухни в квартирах 2800… 3200 3500… 5500
Классы учебных заведений 3200… 4500
Офисы 4000… 6500 4000… 6500
Зоны отдыха 2200… 3200 2200… 3000
Склады 3200… 5500 3200… 7000
Цеха, мастерские 4000… 7000 4000… 7000
Типографии 6500 6500
Рекламные агентства 4000… 5500 4000… 6500
Автомобильные трассы 3500… 5000
Парки, бульвары 5000… 7000 5000… 7000

Цветовая температура светодиодных ламп может соответствовать любому, обозначенному в таблице диапазону. Поэтому актуальный выбор между LED и ИС другого типа будет зависеть не от Tc, но от других технических, либо экономических параметров.


Рис. 7. Лампы Эдисона — одно из немногих направлений, где светодиоды пока проигрывают

Температура света и задачи дизайна

С помощью выбора ламп определенной спектральной характеристики дизайнер может:

  • подчеркнуть достоинства и смягчить недостатки помещения — например, ядовито зеленые стены станут нежно-салатными, если залить их оранжевым (2200 К) потоком; вульгарный кричащий красный смягчится от подсветки обычным желтым (3200 К); комната прибавит в габаритах, если подчеркнуть вертикали и горизонтали голубыми (7000 К) софитами;
  • сформировать особую эмоциональную атмосферу — лампы Эдисона (2000 К) помогут подчеркнуть интимность, уют бара, кафе, лаунж-зоны; холодная голубоватая подсветка добавит романтизма и пафоса залу античной скульптуры в музее; UV светильники (7000… 9000 К) в ночном клубе подчеркнут графичность поз танцующих, придадут фигурам инопланетной загадочности;
  • эффектно передать цветовые особенности товара на витрине магазина, поместив — мясо — под ИС 2800… 3500 К; рыбу — под металогалогенные или светодиодные лампы с цветовой температурой 4000… 6500 К; ювелирные украшения — под освещение 5500… 6500 К; мебель — под теплые светильники, а шторы и текстиль — под холодные белые.

Tc специальных ИС

Для выполнения отдельных технологических задач предусмотрено использование ИС с узким диапазоном световых волн. В установках обеззараживания воды и светильниках для дезинфекции воздуха стоят бактерицидные лампы с температурой света 12000 К и более. Источники 10000… 15000 К используют также для отверждения композитных клеев и конструкционных композитов в инжиниринге, стоматологии.


Рис. 8. Дезинфекция вагонов метро бактерицидными UV лампами

В растениеводстве применяют натриевые, металогалогенные и светодиодные источники узкого спектра. Необходимые значения их световой температуры зависят от стадии вегетации растений.

Как просверлить каленый металл

В первую очередь — перечислим основные особенности сверления заготовок и изделий из каленого металла. Для успешной обработки необходимо:

  1. правильно подобрать сверло;

  2. подготовить заготовку или изделие;

  3. применять смазочно-охлаждающую жидкость.

Какой инструмент выбрать для сверления каленого металла

Для сверления каленого металла лучше всего подходят инструменты, изготовленные из сталей следующих марок.

  1. Р18. Инструменты из стали этой марки — лучший выбор. Эти сверла по каленому металлу появились еще во времена СССР. Материал содержит до 18 % вольфрама. Это придает стали высокую прочность. Поверхности не перегреваются и изнашиваются медленно.

  2. Р6М5К5. Сталь этой марки содержит 6% вольфрама и по 5 % молибдена и кобальта. Эти сверла по каленому металлу могут выдерживать максимальные тепловые нагрузки при обработке закаленных деталей и изделий.

  3. HSS-Co. Это зарубежный аналог предыдущей стали.

Фотография №2: сверло по каленому металлу из стали марки HSS-Co

Мастера выбирают сверла из сталей именно этих марок из-за оптимального сочетания цены и эффективности обработки высокопрочных каленых металлов.

Обратите внимание! Перед сверлением необходимо тщательно очистить заготовку или изделия от масел, жиров и иных загрязнений.

Советы по применению СОЖ при обработке каленого металла

  1. Добавляйте СОЖ на режущие кромки инструментов. В процессе обработки жидкость разлетается и испаряется. Смазку нужно своевременно обновлять.

  2. Перед обработкой детали или изделия необходимо также нанести СОЖ на целевую поверхность.

  3. Во время сверления каленого металла делайте небольшие перерывы для остывания заготовки и инструмента.

Рабочая температура нержавеющей стали, температура применения жаропрочных сталей и сплавов

Представлены таблицы значений максимальной рабочей температуры стали (нержавеющей, жаропрочной и жаростойкой) распространенных марок при различных сроках эксплуатации. Указана также температура, при которой сталь начинает интенсивно окисляться на воздухе.

Таблицы позволяют подобрать необходимую марку нержавеющей стали или сплава на железоникелевой основе под определенные условия эксплуатации и заданный срок службы.

В первой таблице приведена рабочая температура (максимальная температура применения) нержавеющих сталей и сплавов на железоникелевой и никелевой основах, предназначенных для работы в окислительной среде от 50 до 100 тысяч часов.

По данным таблицы видно, что при сверхдлительной эксплуатации максимальная рабочая температура рассмотренных марок стали не превышает 850°С (нержавеющая сталь 05ХН32Т), а «запас» до температуры интенсивного окалинообразования составляет от 200 до 500 градусов.

Марка стали или сплава Максимальная температура применения, °С Температура начала интенсивного окалинообразования на воздухе, °С
05ХН32Т (ЭП670) 850 1000
08Х15Н24В4ТР (ЭП164) 700 900
08Х16Н13М2Б (ЭИ680) 600 850
09X16Н4Б (ЭП56) 650 850
09Х14Н19В2БР (ЭИ695Р) 700 850
09Х14Н19В2БР1 (ЭИ726) 700 850
09Х16Н15М3Б (ЭИ847) 350 850
12X13 550 750
12Х18Н10Т 600 850
12Х18Н12Т 600 850
12Х18Н9Т 600 850
12ХН35ВТ (ЭИ612) 650 850…900
13Х14Н3В2ФР (ЭИ736) 550 750
15Х11МФ 580 750
16X11Н2В2МФ (ЭИ962А) 500 750
18Х11МНФБ (ЭП291) 600 750
18Х12ВМБФР (ЭИ993) 500 750
20Х12ВНМФ (ЭП428) 600 750
20Х13 500 750
31Х19Н9МВБТ (ЭИ572) 600 800
55Х20Г9АН4 (ЭП303) 600 750
ХН65ВМТЮ (ЭИ893) 800 1000
ХН70ВМЮТ (ЭИ765) 750 1000
ХН80ТБЮ (ЭИ607) 700 1050

Во второй таблице представлена максимальная рабочая температура стали при длительной эксплуатации длительностью до 10 тысяч часов. По значениям температуры в таблице видно, что при менее длительном применении стали возможно увеличение ее рабочей температуры. При этом «запас» до температуры интенсивного окалинообразования уменьшается.

Например, максимальная рабочая температура нержавеющей стали 12Х18Н9Т при длительной эксплуатации на 200 градусов выше, чем при сверхдлительной. Эта сталь может применяться при температуре до 800°С в течении 10 тысяч часов.

Максимальная рабочая температура из приведенных в таблице марок соответствует стали 10ХН45Ю — она может использоваться при 1250…1300°С.

Марка стали или сплава Максимальная температура применения, °С Температура начала интенсивного окалинообразования на воздухе, °С
03X21Н32М3Б (ЧС33) 550…750
03X21Н32М3БУ (ЧС33У) 550…750
05Х12Н2М 550
07Х15Н30В5М2 (ЧС81) 850
08Х16Н11М3 600
08X18Н10 800 850
08Х18Н10Т (ЭИ914) 800 850
09X18Н9 550
10Х18Н9 550
10Х23Н18 1000 1050
10ХН45Ю (ЭП747) 1250…1300
11Х11Н2В2МФ (ЭИ962) 600 750
12Х18Н9 800 850
12Х18Н9Т 800 850
12Х18Н10Т 800 850
12Х18Н12Т 800 850
12Х25Н16Г7АР (ЭИ835) 1050 1100
12ХН38ВТ (ЭИ703) 1000 1050
13Х11Н2В2МФ (ЭИ961) 600 750
14Х17Н2 (ЭИ268) 400 800
15Х12ВНМФ (ЭИ802) 780 950
16X11Н2В2МФ (ЭИ962А) 600 750
20Х23Н13 (ЭИ319) 1000 1050
20Х23Н18 (ЭИ417) 1000 1050
20Х25Н20С2 (ЭИ283) 1050 1100
36Х18Н25С2 1000 1100
37Х12Н8Г8МФБ (ЭИ481) 630 750
40Х9С2 650 850
40X10С2М (ЭИ107) 650 850
45Х14Н14В2М (ЭИ69) 650 850
45Х22Н4М3 (ЭП48) 850 950
ХН33КВЮ (ВЖ145, ЭК102) 1100
ХН45МВТЮБР (ВЖ105, ЭП718) 700
ХН54К15МБЮВТ (ВЖ175) 750
ХН55К15МБЮВТ (ЭК151) 750
ХН55МВЦ (ЧС57) 950
ХН55МВЦУ (ЧС57У) 950
ХН56К16МБВЮТ (ВЖ172) 900
ХН56КМЮБВТ (ЭК79) 750
ХН58МБЮ (ВЖ159, ЭК171) 1000
ХН59КВЮМБТ (ЭП975) 850
ХН60ВТ (ЭИ868, ВЖ98) 1000 1100
ХН60Ю (ЭИ559А) 1200 1250
ХН62БМКТЮ (ЭП742) 750
ХН62ВМЮТ (ЭП708) 900
ХН62МВКЮ (ЭИ867) 800 1080
ХН67МВТЮ (ЭП202) 800 1000
ХН68ВМТЮК (ЭП693) 950
ХН69МБЮТВР (ВЖ136, ЭК100) 650
ХН70ВМТЮ (ЭИ617) 850 1000
ХН70ВМТЮФ (ЭИ826) 850 1050
ХН70Ю (ЭИ652) 1100 1250
ХН73МБТЮ (ЭИ698) 700 1000
ХН75ВМЮ (ЭИ827) 800 1080
ХН75МБТЮ (ЭИ602) 1050 1100
ХН78Т (ЭИ435) 1100 1150

В третьей таблице указана максимальная рабочая температура нержавеющей стали при кратковременной эксплуатации (до 1000 часов). При таких сроках эксплуатации сталь и жаропрочные сплавы могут иметь рабочую температуру на 50…100 градусов выше, чем при длительной работе (до 10 тыс. часов).

Например, жаропрочный сплав ХН62МВКЮ при кратковременной эксплуатации может применяться при температурах до 900°С, а при длительной эксплуатации — только до 800°С.

Закалка стальных деталей

Закалка придаёт стальной детали большую твердость и износоустойчивость.

Для этого деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают некоторое время, чтобы весь объём материала прогрелся, а затем быстро охлаждают в масле (конструкционные и инструментальные стали) или в воде (углеродистые стали).

Обычно детали из конструкционных сталей нагревают до 880–900°C (цвет каления светло-красный), из инструментальных – до 750–760°С (цвет темно-вишнево-красный), а из нержавеющей стали – до 1050–1100°С (цвет темно-желтый).

Нагревают детали вначале медленно (примерно до 500°С), а затем быстро. Это необходимо для того, чтобы в детали не возникли внутренние напряжения, что может привести к появлению трещин и деформации материала.

В ремонтной практике применяют в основном охлаждение в одной среде (масле или воде), оставляя в ней деталь до полного остывания. Однако этот способ охлаждения непригоден для деталей сложной формы, в которых при таком охлаждении возникают большие внутренние напряжения.

Детали сложной формы сначала охлаждают в воде до 300–400°С, а затем быстро переносят в масло, где и оставляют до полного охлаждения. Время пребывания детали в воде определяют из расчета: 1с на каждые 5–6 мм сечения детали. В каждом отдельном случае это время подбирают опытным путём в зависимости от формы и массы детали.

Качество закалки в значительной степени зависит от количества охлаждающей жидкости

Важно, чтобы в процессе охлаждения детали температура охлаждающей жидкости оставалась почти неизменной, а для этого масса ее должна быть в 30–50 раз больше массы закаливаемой детали. Кроме того, перед погружением раскаленной детали жидкость необходимо тщательно перемешать, чтобы выровнять ее температуру по всему объему

В процессе охлаждения вокруг детали образуется слой газов, который затрудняет теплообмен между деталью и охлаждающей жидкостью. Для более интенсивного охлаждения деталь необходимо постоянно перемещать в жидкости во всех направления.

Понятие цветовой температуры

Температура света это диапазон волн, который излучает источник освещения. Наше зрение воспринимает не весь спектр, но мы можем видеть, что некоторые лампы рассеивают теплый желтоватый оттенок, другие нейтральный белый свет, или холодный голубой.

Для человека более комфортно применять лампы, излучение которых максимально приближено к дневному свету.

Что измеряется в кельвинах

Для определения цветовой температуры применяется единица измерения градус Кельвина. Точкой отсчета является 0 градусов Кельвина. Это абсолютно черное тело, которое не испускает излучение.

Каждый объект при нагреве, начинает рассеивать поток волн разной длины, который становится видимым светом. Так при нагреве:

  • До 530˚С мы видим свечение темно-бордового цвета, что соответствует (800 К).
  • До 1030˚С – ярко-алый оттенок. Его можно наблюдать, если раскалить некоторые виды сплавов (1200 К).
  • До 1730˚С – темно-оранжевое свечение. Такой оттенок имеет затухающее пламя или раздуваемые угли (2000 К).
  • До 2230˚С – светло-желтое излучение, наблюдается при утреннем свете (2500 К).
  • До 5230˚С – нейтральный поток, такой дает солнце в зените (5500 К).
  • До 8730˚С – холодный синий, наблюдается при ядерной вспышке (9000 К).

Шкала цветов побежалости стали

Окрас углеродистых деталей при соответствующих температурах указан в следующей шкале цветов побежалости стали:

Температура цветов побежалости для углеродистых сталей
Окрас Пределы температур, °С
Лимонный 220 – 229
Желтый (цвет соломы) 230 – 245
Золотой 246 – 255
Земляной или коричневый 256 – 264
Алый или красно-оранжевый 265 — 274
Пурпурный 275 – 279
Аметистовый 280 – 289
Небесный 290 – 294
Твиттера 295 – 299
Индиго Крайола 300 – 309
Светло-голубой 310 – 329
Аквамариновый 320 — 339

На заготовках из нержавеющей стали12Х18Н10Т, содержащей 18% хрома, 10% никеля и 1% титана (значения определены в ГОСТ 5632-2014), цвета побежалости образуются при иных температурах. Это обусловлено тем, что данный материал коррозийно-стойкий и жаропрочный. Поэтому при закалке и охлаждении мельчайшие частицы металлов и кислорода взаимодействуют медленнее, что препятствует образования оксидной пленки во время закалки и каления.

Цвета побежалости

При нагревании некоторых металлосплавов до определенных температур окисные пленки на их поверхностях могут приобретать различные цвета.

Такие цвета и их оттенки характерны для температур, вызвавших их появление, называют цветами побежалости.

Более выразительно цвета побежалости проявляются на сталях: углеродистых, легированных и нержавеющих. Мы понаблюдаем за возникновением цветов побежалости при нагреве газовым пламенем листа из низкоуглеродистой стали. Обозначенное место на поверхности листа, под которым находится источник нагрева, я буду называть точкой нагревания. Заметно, что естественный цвет стали в точке нагревания изменился на светло желтый.

Это означает, что температура материала в этом месте достигла примерно 205 С. По мере дальнейшего повышения температуры, светло желтая область от точки нагревания, как видно, отдалилась. А ее место приобрело темно желтый цвет, с присущей ему температурой 240 С. Пятно общего прогрева расширяется. Цвета побежалости выстраиваются вокруг точки нагревания в характерном порядке, указывая до какой температуры нагрелся материал, в занимаемой каждым из них области. При более плавном нагревании цветотемпературные области будут расширенными. Как на данном образце среднеуглеродистой стали, на котором их осмотр и продолжим

Если не принимать во внимание цветовые оттенки, наблюдаемые в очень узком расположении, насчитываются девять убедительно выраженных цветотемпературных областей, в число которых область с естественным цветом стали не входит. Далее, поочередно к каждой из девяти цветотемпературных областей будет подводиться шаблон, цвет и оттенок которого наиболее сходен с цветом этой области

На шаблоне указан диапазон температур и среднее значение, которое присуще данному цвету побежалости на поверхности углеродистой стали.

Однажды появившись, цвета побежалости после охлаждения не исчезают. По их наличию можно, например, определить что деталь или инструмент эксплуатировались с некими нарушениями, что и привело к их перегреву. Цвета побежалости на легированных, нержавеющих и жаропрочных сталей такие же. Однако, они проявляются при более высоких температурах, значения которых зависят от содержания легирующих элементов.

Где появляются

Изменение окраски происходит при окислении, которое возникает благодаря разогреванию металла. В процессе нагрева цветовые тона меняются в одной последовательности, но с разными скоростями (в зависимости от увеличения температуры и длительности нагрева).

Благодаря тому, что известна закономерность изменения окраски, в прошлом кузнецы ориентировались на этот факт, чтобы знать, как меняется температура. С развитием технологий появился пирометр.

Цветовые тона для стали

Если смысл описать закономерность изменения окраса побежалостей для углеродистой стали в зависимости от градуса нагрева:

  • соломенный — после 220,
  • коричневый — до 240–250,
  • малиновый — 250–270,
  • фиолетово-синий — от 300,
  • серый — от 350.

Если используется легированная сталь, изменения окраса необходимо ждать при дальнейшем повышении градуса нагрева.

https://youtube.com/watch?v=BmUOFhTLEIg

В природе

Помимо стали, в условиях дикой природы встречаются минералы, на которых образуется тонкий слой оксидной пленки. Цвет побежалостей в этом случае может быть золотистым, красным, синим, зеленоватым. Красный цвет побежалости у природных минералов может быть вызван большим количеством хромофоров, содержащихся в его составе. Фиолетово-синий цвет может возникнуть из-за концентрации ионов переходных металлов.

Из-за оттенка оксидной пленки природный окрас минерала не видно. Если стекло или монета долго пролежит под слоем грунта, на их поверхности образуется пленка, которая может изменить цвет поверхности предмета.

Радужные оттенки возникают из-за наличия жировой пленки. Также окрас поверхности стали изменяется из-за высохшей на нем воды с минералами.

Окрас изменяется по определенной закономерности, однако, это не является точным индикатором температуры. Проводя работу по обработке металла, нужно использовать пирометр.

Разница между температурой плавления и кипения

Точкой фазового перехода вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое нередко называют температуру плавления металла. В расплаве молекулы не имеют определенного расположения, но притяжение удерживает их вместе, в жидком состоянии кристаллическое тело сохраняет объем, но теряет форму.

При кипении теряется объем, молекулы слабо взаимодействуют, хаотично движутся во всех направлениях, отрываются от поверхности. Температура кипения – это когда давление металлических паров достигает давления внешней среды.

Для наглядности разницу между критическими точками нагрева лучше представить в виде таблицы:

Свойства Температура плавки Температура кипения
Физическое состояние Сплав превращается в расплав, кристаллическая структура разрушается, исчезает зернистость Переход в газообразное состояние, отдельные молекулы улетают за пределы расплава
Фазовый переход Равновесие между жидкой и твердой фазами Равновесие между давлением паров металла и внешним давлением воздуха
Влияние внешнего давления Не меняется Изменяется, падает при разряжении

Цвета побежалости в природе

На поверхности некоторых минералов (пирит и др.) в результате появления тонкого слоя оксидов нередко наблюдаются интерференционные цвета, аналогичные цветам побежалости (см. Цвет минералов). Особенно яркая побежалость характерна для халькопирита и некоторых других, преимущественно медных, минералов.

Необходимо учитывать, что побежалость может маскировать истинный цвет минерала, если его определять не на свежем изломе, а по окисленной поверхности. Особенно легко ошибиться в случае одноцветной плёнки.

Те же цвета иногда образуются на старых образцах стекла, особенно на тех, что долго пролежали в земле; на старинных монетах.

Радужная окраска на поверхности стали, аналогичная цветам побежалости, может возникать, если на ней имеется тонкая жировая пленка, а также в результате высыхания на поверхности воды, имеющей минеральные компоненты.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.