Цвета побежалости металлов: температруры, таблицы, причины

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

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.

От чего зависит цвет побежалости

Многие люди, которые нагревали металл до высокой температуры, могли наблюдать изменение цвета поверхности. При этом он может быть разных оттенков и захватывать не весь металлический предмет.

Места, изменяющие окраску, называют побежалостями. Людям, которые занимаются обработкой металлов, необходимо знать, что это такое и как оно проявляется при различных видах нагревания.

Также желательно различать цвета побежалости.

Чем вызвано

Изменение цвета при нагреве говорит о том, что на поверхности нагреваемого материала образуется оксидная пленка толщиной в несколько молекул. Окраска изменяется в зависимости от ее плотности, толщины. Чем больше размер и плотность окислов, тем значительнее будет отличаться цветовой тон от изначального.

Некоторые люди считают, что цветовой тон побежалостей может точно сказать о градусе разогрева. Однако это ошибочное утверждение. На появление разных оттенков влияет время нагрева, скорость разогревания, содержание различных примесей, характер освещения. Если говорить про легированные стали, то их нужно разогреть сильнее.

Цвета побежалости на металле. Как сделать радужные цвета на стали

Происхождение

Цветовой тон побежалостей относится к интерференционным цветам. Визуально они изменяются при различном освещении и угле обзора. Также на изменение расцветки материала влияют физические и химические свойства металла.

Физика процесса

После начала нагревания стальной поверхности появляются побежалости, которые быстро изменяют окрас, начиная от желтого и заканчивая серым. В зависимости от температуры (более 500 градусов) появляются первые тона каления, заметные только при полной темноте.

Если температура превышает 650 градусов, металл раскаляется до темно-красного оттенка. При высокой температуре окрас оксидной пленки может изменяться с вишневого до белого (при 1100–1200 градусах). При дальнейшем нагревании белый будет становиться только ярче, но не изменится. Как говорилось выше, окрас нагрева поверхности металла не является точным индикатором температуры.

Оптические эффекты

Цветовой тон напрямую зависит от толщины оксидной пленки. Когда она увеличивается, гасятся цвета с коротким диапазоном волны. При увеличении градуса нагрева нарастает толщина пленки. Таким образом начинают исчезать определенные оттенки оксидов. Сначала пропадает фиолетовый, затем желтый, после них исчезает зеленый, красный. Это так называемая интерференция света.

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. 9-1 Измерение температуры по цветам побежалости и каления — перезагрузка с исправлениями

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.

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.

Применение

Цвета побежалости возникают чаще всего при окислении, в результате термической обработки металлов. Обычно, при быстром нагреве, они столь же быстро сменяют друг друга, в типичной последовательности: светло-соломенный, золотистый, пурпурный, фиолетовый, синий, и затем, по мере роста толщины плёнки, вновь проявляются, но в несколько приглушённом виде: коричневато-жёлтый, красный…

Цвет побежалости (а также цвета каления) раньше, до появления пирометров, широко использовали в качестве индикатора температуры нагрева железа и стали при термообработке. По цветам побежалости также судили о температуре нагрева стальной стружки, и, следовательно, резца при операциях точения, сверления, резания.

Для углеродистой стали характерны следующие переходы цвета: соломенный (220 °C), коричневый (240 °C), пурпурный (260 °C), синий (300 °C), светло-серый (330—350 °С).

Для нержавеющих сталей изменение цвета при нагреве на воздухе наблюдается: светло-соломенный (300 °C), соломенный (400 °C), красно-коричневый (500 °C), фиолетово-синий (600 °C), синий (700 °C). Нередко цвета побежалости на нержавеющей стали путают с радужной окраской, которая может возникать при температурах не выше 100 °C (кипячение воды). Радужная окраска не связана с перегревом стали.

Цвета побежалости — не очень точный индикатор. На них влияет скорость подъёма температуры, состав газовой среды, время выдержки стали при данной температуре, а также характер освещения и др. факторы.

На легированных сталях цвета побежалости обычно появляются при более высоких температурах, так как нередко легирование повышает стойкость стали к окислению на воздухе.

Цвета побежалости применяются при декоративной отделке стальных изделий, а также при их лазерной маркировке.

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.

Метод слюны

На самый ранних уроках по физике в школе ученики получают знания, что вода кипит при температуре 100 градусов по Цельсию. Поэтому капнув водой на разогретый металл (в крайнем случае плюнув на трубу) можно определить нагрета ли труба до температуры выше 100 градусов или нет.

Несмотря на обилие методов безинструментального контроля для их применения необходимо обладать большим опытом. Но и в любом случае все эти методы имеют достаточно высокую погрешность. Поэтому при возможности рекомендуется использовать высокоточные поверенные регистраторы температуры, термопары или пирометры.

Отжиг меди и латуни

Отжиг меди

. Термической обработке подвергают и медь. При этом медь можно сделать либо более мягкой, либо более твердой. Однако в отличии от стали закалка меди происходит при медленном остывании на воздухе, а мягкость медь приобретает при быстром охлаждении в воде.

Если медную проволоку или трубку нагреть докрасна (600°С) на огне и затем быстро погрузить в воду, то медь станет мягкой. После придания нужной формы изделие вновь можно нагреть на огне до 400°С и дать ему остыть на воздухе. Проволока или трубка после этого станет твердой.

Если необходимо выгнуть трубку, ее плотно заполняют песком, чтобы избежать сплющивания и образования трещин.

Отжиг латуни

позволяет повысить ее пластичность. После отжига латунь становится мягкой, легко гнется, выколачивается и хорошо вытягивается. Для отжига ее нагревают до 500°С и дают остыть на воздухе при комнатной температуре.

Происхождение

Физика процесса

Оптические эффекты

Цветовой тон зависит от толщины оксидной пленки. Когда она увеличивается, гасятся цвета с коротким диапазоном волны. При увеличении градуса нагрева нарастает толщина пленки. Таким образом начинают исчезать определенные оттенки оксидов. Сначала пропадает фиолетовый, затем желтый, после них исчезает зеленый, красный. Это так называемая интерференция света.

Цветовой тон от нагрева

Роль Тс и других параметров при техническом нормировании освещения

При проектировании зданий и сооружений инженеры используют данные по нормированию параметров освещения из СНиП 23-05-95. Документ устанавливает правила выбора по следующим характеристикам (в порядке убывания значимости):

освещенность (Ev), лк = лм/м2 — главный параметр в списке;
цветовая температура (Tc), К или длина волны (λm), нм;
индекс цветопередачи (ИЦ, CRI или Ra), %;
Коэффициент пульсации, (Кп), %;
наибольшая допустимая яркость (Lmax), кд/м2;
Равномерность освещенности;
Удельная установленная мощность (Nуд), Вт/м2.

Определяющая функциональную достаточность освещения, освещенность точки пространства зависит от мощности и КПД ИС, геометрии помещения и высот расположения светильников и контрольной поверхности. Освещенность связана нелинейной зависимостью с Tc.

При малой Ev люди хуже видят красный, лучше — синий. Справедливо и обратное утверждение: чем выше Ev, тем лучше различаются оттенки красного и хуже — синего. Этот эффект отражен на графике визуального комфорта Круитхофа.

Рис. 9 Поле оптимизации Круитхофа

Благодаря кривым Круитхофа мы получаем возможность оптимизировать освещение равной степени комфортности, используя разные типы ламп.

Индекс цветопередачи характеризует способность истлчника света передавать естественные тона освещаемого объекта в сравнении с условным идеалом — отраженным полуденным солнцем (5500 К). Самые высокие индексы IRC демонстрируют лампы накаливания (до 98 %), а также металогалогенные и светодиодные ИС (до 95 %).

Остальные параметры нормирования напрямую не связаны с цветовой температурой.

Освещение отдельных типов объектов и систем может нормироваться отраслевыми техническими стандартами. Например, для автомобильных дорог в РФ действует ОДМ 218.8.006-2016.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Пршибор
Shake!

Смотреть что такое «Цвета побежалости» в других словарях:

цвета побежалости — радужная окраска, появляющаяся на чистой поверхности нагретой стали в результате образования на ней тончайшей оксидной плёнки. Толщина плёнки зависит от температуры нагрева стали: плёнки разной толщины по разному отражают световые лучи, чем и… … Энциклопедия техники

цвета побежалости — радужные цвета (соломенный, золотистый, пурпурный, фиолетовый и др.), возникающие на чистой поверхности нагретой стали, а также на поверхности некоторых минералов в результате появления тонкого слоя оксидов. * * * ЦВЕТА ПОБЕЖАЛОСТИ ЦВЕТА… … Энциклопедический словарь

ЦВЕТА ПОБЕЖАЛОСТИ — радужные цвета (соломенный, золотистый, пурпурный, фиолетовый и др.), возникающие на чистой поверхности нагретой стали, а также на поверхности некоторых минералов в результате появления тонкого слоя оксидов … Большой Энциклопедический словарь

цвета побежалости — Дефект поверхности в виде пятнистой, от желтого до синевато серого цвета окисной пленки, образовавшейся на поверхности металла при нарушениях технологии охлаждения после прокатки или при термической обработке, а также при травлении и зачистке… … Справочник технического переводчика

цвета побежалости — ГОСТ 21014 88 Цвета побежалости Deutsch: Anlauffarben English: Heat tints, Oxidation tints Français: Couleurs de recuit Ндп. Недокал, Прижоги, Травильные пятна, Участки разной тональности Дефект поверхности в виде пятнистой, от желтого до… … Металлургия. Терминология ГОСТ

цвета побежалости — karštinės spalvos statusas T sritis chemija apibrėžtis Vaivorykštinės spalvos, atsirandančios įkaitinto plieno ar kai kurių mineralų paviršiuje. atitikmenys: angl. heat colors; heat colours; heat tint; temperature colors; temperature colours rus … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

цвета побежалости — nykstančiosios spalvos statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. annealing colors; annealing colours; heat colors; heat colours; tempering colors; tempering colours vok. Anlaßfarben, f; Anlauffarben, f rus. температурная окраска, f; цвета… … Fizikos terminų žodynas

ЦВЕТА ПОБЕЖАЛОСТИ — дефект поверхности, представляющий собой пятна окисной пленки от желтого до синевато серого цвета, образующиеся при термообработке, травлении, зачистке дефектов абразивным инструментом, охлаждении металла после прокатки,… … Металлургический словарь

Цвета побежалости сварных швов. Дефект или искусство?

Когда смотришь на фотографии сварных швов, создается впечатление, что сварщики устроили своеобразное соревнование, у кого «круче раскраска». Здесь присутствуют все цвета и их оттенки: соломенный, розовый, зеленый, синий. Задаются ли они вопросом: как влияют цвета побежалости сварного шва на его свойства и могут ли они являться браковочным признаком? Задумываются ли над этим, кода получают красивые узоры, покрывающие металл в месте термического воздействия, или просто получают эстетическое удовольствие? Трудно сказать, но некоторые творения выглядят как картины Леонардо да Винчи.

Побежалостью называют тонкие прозрачные оксидные пленки, образующиеся на поверхности металла. Цвета возникают в результате физического процесса интерференции света в пленках, которые имеют разную толщину и способны отражать свет различной длины волны. Самые толстые пленки отражают короткие волны, по мере их утонения λ света увеличивается. Синему цвету соответствуют более разогретые участки, желтому – более низкотемпературные.

Появляются цвета побежалости в диапазоне температур от 400 оС до 200 оС на участке номер семь, который называют еще зоной синеломкости. Для низкоуглеродистых сталей при высоком содержании в ней кислорода, азота, водорода в этом месте наблюдается снижение величин пластичности и ударной вязкости.

В ряде нормативных документов, в частности в РД 03-606-03 цвета побежалости не определены как дефект, а только как образование препятствующее контролю и предписывается их удаление, зато в СТО-ГК «Трансстрой» 005-2007 они уже определяются как дефектный признак

Должно быть в последнем документе имеет место быть путаница: действительно, появление цветов побежалости на титане свидетельствует о его недостаточной газовой защите (что важно обеспечить в полной мере для этого металла), для низкоуглеродистых сталей недостаток защиты не является такой уж критичной вещью

Отдельно нужно сказать о появлении радужных пленок на поверхности коррозионостойких сталей в народе называемых нержавеющими. Появляются они в более широком диапазоне. Цветовая гамма меняется от синего (700 оС) до светло-соломенного цвета (300 оС) и свидетельствует о том, что слой оксида хрома, защищающий металл от коррозии нарушен. Ни один из цветов не является «безопасным» и может привести к образованию питтинговой коррозии. Стремитесь к серебристо-белому «блестящему хрому». Все остальное обязательно подлежит зачистке лепестковым кругом, металлической щеткой из нержавейки или вытравливается химически.

Несколько советов по сварке нержавейки:

Используйте газовую линзу, вместо цангового тела, чтобы обеспечить направленный поток защитного газа.

Трубы из нержавейки малого диаметра сваривайте с использованием сопла из кварцевого стекла, что позволяет вам лучше видеть и контролировать дугу.

Варите в пульсовом режиме, если есть такая функция в вашем инверторе, что уменьшит тепловложение и увеличит глубину проплавления.

Подбирайте режимы в соответствии с толщиной изделия.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Цвета каления» в других словарях:

цвета каления — цвета свечения металла, зависящие от температуры нагрева. Для железа и стали характерны следующие цвета каления (см. табл.). До появления пирометров по цветам каления определяли температуру термической (закалка, отпуск), химико термической… … Энциклопедия техники

ЦВЕТА КАЛЕНИЯ — цвета свечения металла, зависящие от температуры нагрева. Цвета каления, характерные для стали, смотри в таблице Температуpa, ° С Цвет каления 550 Темно коричневый 630 Коричнево красный 680 Темно красный 740 Темно вишневый 770 Вишневый 800… … Металлургический словарь

цвета каления — цвета свечения металла, нагретого до высоких температур (например, для стали от тёмно коричневого при 550°C до белого при 1300°C). * * * ЦВЕТА КАЛЕНИЯ ЦВЕТА КАЛЕНИЯ, цвета свечения металла, нагретого до высоких температур (напр., для стали от… … Энциклопедический словарь

ЦВЕТА КАЛЕНИЯ — цвета свечения металла, нагретого до высоких температур (напр., для стали от темно коричневого при 550 .С до белого при 1300 .С) … Большой Энциклопедический словарь

цвета каления — цвета свечения металла (сплава), зависящий от температуры его нагрева. Некоторые цвета каления, характерные для углеродной стали: темно коричневый (550 °С), темно красный (680 °С), вишневый (770 °С), яркокрасный (900 °С), желтый… … Энциклопедический словарь по металлургии

Цвета каления — цвета свечения металла (сплава), зависящие от температуры его нагрева. Некоторые Ц. к., характерные для углеродистой стали: тёмно коричневый (550 °С), тёмно красный (680 °С), вишнёвый (770 °С), ярко красный (900 °С), жёлтый (1000 °С),… … Большая советская энциклопедия

ЦВЕТА КАЛЕНИЯ — цвета свечения металла, зависящие от темп ры нагрева. Для стали характерны след. Ц. к.: Темп ра, °С Цвет Темп ра. °С Цвет 550 Темно коричневый 850 … Большой энциклопедический политехнический словарь

Цвета побежалости — на кристалле висмута … Википедия

цвета побежалости стали — 1. Радужная окраска, появляющаяся на чистой поверхности нагретой стали в результате образования на ней тончайшей оксидной пленки. Толщина пленки зависит от температуры нагрева; пленки разной толщины по разному отражают … Энциклопедический словарь по металлургии

Цвета — : Смотри также: цвета побежалости стали цвета каления … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Цвета побежалости металлов

Закалка стальных деталей