Как определить температуру металла по цвету

В любительской практике для определения температуры нагретой детали без измерительных приборов можно использовать несколько методов.

Первый метод «по цвету накала»

Сталь при нагреве выше 530°С излучает световые лучи различного цвета в зависимости от температуры нагрева.

Цвет каления стали Температура нагрева, °С
Темно коричный (заметен в темноте) 530-580 Как определить температуру металла по цвету
Коричнево-красный 580-650 Как определить температуру металла по цвету
Темно-красный 650-730 Как определить температуру металла по цвету
Темно-вишнево-красный 730-770 Как определить температуру металла по цвету
Вишнево-красный 770-800 Как определить температуру металла по цвету
Светло-вишнево-красный 800-830 Как определить температуру металла по цвету
Светло-красный 830-900 Как определить температуру металла по цвету
Оранжевый 900-1050 Как определить температуру металла по цвету
Темно-желтый 1050-1150 Как определить температуру металла по цвету
Светло-желтый 1150-1250 Как определить температуру металла по цвету
Ослепительно-белый 1250-1350

В таблице приведены цвета каления стали, соответствующие условиям обычного дневного освещения, и температуры нагрева, соответствующие этим цветам.

При определении температуры нагрева на глаз следует иметь в виду, что окружающие световые условия (дневной яркий свет, слабое искусственное или естественное освещение) в значительной степени искажают действительную температуру нагрева металла. Кроме этого, подобный метод не может быть точным в связи с индивидуальными особенностями глаз наблюдателя. При достаточном опыте ошибка не выходит за пределы 25-30 градусов

Второй метод «по цветам отпуска (побежалости)»

При нагреве металла от 200 до 300 градусов на зачищенной наждаком поверхности появляются цвета побежалости (таблица «Цвета отпуска») за счёт образования плёнок окислов различной плотности; каждая из плёнок отражает лучи только определённого цвета.

Цвет отпуска Температура нагрева, °С
Светло-желтый 220
Соломенно-желтый 240
Коричнево-желтый 255
Красно-коричневый 265
Пурпурно-красный 275
Фиолетовый 285
Васильково-синий 295
Светло-синий 315
Серый 330

Метод cпички

Спички — самое легкое и доступное средство получить огонь. Однако при помощи обычной спички можно определять температуры предварительного и сопутствующего подогрева при сварке.

Чаще всего спички делают из осины, липы, тополя или американской сосны. Надо отметить, что большинство российских предприятий делают спички из осины. Головка спички состоит из бертолетовой соли и калиевого хромпика, которые отдают кислород при высокой температуре.

А для того чтобы температура не повышалась слишком сильно, в состав включают катализатор – пиролюзит. Также спичечная головка состоит из серы, клея и сульфида фосфора, которые заставляют спичку гореть.

А чтобы скоростью горения можно было управлять, в массу добавляют молотое стекло, цинковые белила и железный сурик.

Для воспламенения серной головки спички необходима температура, которая превышает более, чем 180 градусов по Цельсию. Если прикоснуться головкой спички к металлу, разогретому до такой температуры, то она загорится.

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.

Цветовая температура: что такое,какую выбрать,маркировка и таблицы

Цветовая температура (ЦТ) – это характеристика интенсивности излучения источника света. Физически представляет собой функцию длины волны в оптическом диапазоне. Применяется в точных науках: физике, астрономии, колориметрии, спектрофотомерии.

Что такое цветовая температура

Как определить температуру металла по цвету

ЦТ искусственных источников света.

Цветовая температура  — это температура абсолютно черного тела, при которой оно излучает тот же цвет, что и рассматриваемое излучение. При нагреве все металлы, из которых состоят светоиспускающие элементы ламп, излучают разные оттенки света. Каждому цвету соответствует своя температура свечения.

Таким образом, ЦТ показывает, какую длину волны излучает источник света. А длине волны соответствует цвет. Это важная характеристика при подборе источника света для дома и офиса. Обычная лампа накаливания светит теплым желтым светом. А люминесцентные и светодиодные источники светят разными оттенками.

Единица измерения цветовой температуры

Измеряется в Кельвинах (К) во всех областях, кроме фотографии. Для удобства работы фотографов ввели единицу измерения Миред (Майред).

Температура упоминавшегося абсолютно черного тела принята за 0 К. Тело полностью поглощает падающий на него свет. Если его разогреть до 500-1000°С, то оно станет красным (800-1300 К).

Черное тело превратится в оранжевое (2000 К) при нагреве до 1700°С. Дальнейший нагрев превратит тело в желтое (2500 К), белое (5500 К) и голубое(9000 К).

Впрочем, последнее возможно только в термоядерной реакции.

Как определить температуру металла по цвету

Появление цвета при нагреве абсолютно черного тела.

Все эти цвета встречаются в природе. Например, желтый цвет (2500 К) наблюдается при восходе солнца, а белый (5500 К) – когда оно в зените. На небе облачно? Тогда цветовая температура составит около 7000 К. К сумеркам она увеличивается еще на 1000 К. А ясное небо зимой имеет температуру около 15000 К.

Первым ученым, который начал изучать абсолютно черное тело, был Макс Планк. При его участии разработана цветовая модель XYZ  − диаграмма цветности.

Как определить температуру металла по цвету

Диаграмма цветности.

Кривая на рисунке – это кривая Планка. Она характеризует цветовую температуру цветов. Согласно этой кривой регулируются настройки фотоаппаратов, видеокамер, графических редакторов.

Рассчитывают ЦТ целых сцен. Например, лесной пейзаж в солнечный день имеет температуру в 5500 К.

Эта цифра, равная температуре дневного света, получается как среднее арифметическое от сумм отдельных цветов на фотографии.

Как определить температуру металла по цвету

Как определить температуру металла по цвету

Расчет ЦТ лесного пейзажа в солнечный день.

На закате солнца картинка будет другая.

Как определить температуру металла по цвету

Как определить температуру металла по цвету

Расчет ЦТ пейзажа на закате.

Последний пример – водный пейзаж в сумерках.

Как определить температуру металла по цвету

Как определить температуру металла по цвету

Расчет ЦТ пейзажа в сумерках.

Человеческий глаз видит не весь спектр цветов. Мы воспринимаем диапазон от 800К до 25000К. А интервал 4500К-5200К самый комфортный для человека, приближенный к естественному свету.

Шкала цветовых температур распространённых источников света

Свет искусственных источников света делится следующим образом:

Как определить температуру металла по цвету

Цветовая градация искусственных источников света.

Диапазоны цветовой температуры для ламп. Маркировка цвета свечения

Для разных типов ламп диапазон цветовой температуры будет различаться.

Типы ламп Диапазон ЦТ,К
Лампы накаливания и галогеновые 2700-3500
Дуговые ртутные 3800-5000
Натриевая лампа высокого давления Не более 2200
Металлогалогенные 2500-20000
Люминесцентные 2700-6500
Компактные люминесцентные 2700-6500
Светодиодные 2200-7000

Точный цвет света зависит от вида и мощности лампы. Например, двухсотваттная лампа накаливания имеет цветность равную 3000 К, хотя в целом разброс цветности невелик.

Наибольший диапазон ЦТ у светодиодных источников света. Разнообразие связано с их конструкцией: для изготовления светодиодов используются разные материалы. Свет даже одинаковых led различается в зависимости от производителя. Для точной индексации температуры свечения разработан стандарт ANSI C78.377A. Цветовое свечение светодиодных ламп разбивается на 8 классов:

  • 2725±145 (К);
  • 3045±175 (К);
  • 3465±245 (К);
  • 3985±275 (К);
  • 4503±243 (К);
  • 5028±283 (К);
  • 5665±355 (К);
  • 6530±510 (К).

Даже в рамках одного класса свечение у разных лампочек различается. Производители придумали разбивать классы на подклассы (бины). Унификации пока не достигнуто: каждый изготовитель предлагает свою линейку цветовых температур. Поэтому лучше в один светильник вставлять лампочки одной фирмы. Иначе будут  расхождения в цвете свечения.

На упаковке led-ламп кроме значения цветовой температуры указывается подгруппа цветности.

Маркировка Расшифровка Примерный свет
WW (warm write) Теплый белый, 2700-3300 К.
NW (neutral write) Нейтральный белый, 3300 – 5000 К.
CW (cool write) Холодный белый, свыше 5000 К

Маркировка люминесцентных ламп по цветовой температуре

Российский ГОСТ выделяет пять разновидностей цвета. Они обозначаются буквами.

  • ТБ – тепло-белый (2700-3000 К);
  • Б – белый (3500 К);
  • Е – естественный (5000 К);
  • ХБ – холодно-белый (4200 К);
  • Д – дневной (6000-6500 К).

Например, лампа ЛБ65 белого цвета. В последнее время российские производители наносят маркировку по международным правилам.

Зарубежные производители не маркируют по единому стандарту. Каждый изготовитель наносит свой шифр. ЦТ указывается цифровым кодом. Код у каждого производителя свой. Их расшифровку стоит спросить у продавца или посмотреть в технической документации.

Читайте также:  Мазутная горелка своими руками

Чаще всего ЦТ маркируют последними двумя цифрами кода. Их умножают на 100 для получения значения в Кельвинах.

Пример маркировки ЛЛ.

На лампе написано: L18W/840. Последние две цифры: 40. Значит, цветовая температура источника света: 40*100 = 4000 (К).

Часто европейские производители перед цифрами, обозначающими цветовую температуру, указывают слово Color/EW. (Например, Т8 w8 FS G13 RS 220 В. G Color/742. Цветовая температура составит: 42*100 = 4200 (К)).

Первая цифра трехзначного кода указывает на индекс цветопередачи (Ra/CRL). Это характеристика показывает, насколько реалистично передаются цвета при данном освещении. Индекс цветопередачи измеряется в процентах. Чем выше, тем лучше. Шифруется первая цифра: например, 7 означает, что Ra = 70-79%. В зависимости от индекса цветопередачи свечение воспринимается по-разному.

Иногда в маркировке ЦТ указывается полностью: SPM-15-27-3500-55. В данном случае температура свечения составит 3500 К.

Свечение люминесцентных ламп.

Цветовая температура в фотографии, кинематографе и телевидении

Для создания картинки, точно передающей цвета, фото и видео операторы учатся настраивать технику правильно. Для фотографов особенно удобна шкала цветовой температуры в миредах.

Миред = 1000000/Кельвин.

Согласно этой шкале температура фотовспышки равняется: 100000/5000(К)=200 (миред).

Шкала удобна тем, что одинаково пропорциональна цветовым изменениям во всем спектре. Впрочем, фото и видео аппаратура настраивается в Кельвинах и в миредах, в зависимости от предпочтений владельца. Цифровые фотоаппараты и видеокамеры автоматически определяют цветовую температуру сюжета: портрет, ночной пейзаж и другие. Настройка цветовой температуры заложена в опции «баланс белого».

Настройка баланса белого на фото и видеокамерах.

Белый цвет на фото можно получить при использовании вспышки, прямого солнечного света, источников света с температурой 5500 К. В остальных случаях результат будет максимально приближен к белому.

ЦТ=6200 К. Цвета естественны.

Для этого надо правильно выставить цветовую температуру. Если фото (видео) вышло в синих тонах, то температура слишком маленькая.

ЦТ=2500 К. Температуру следует увеличить.

Если преобладают красные тона, то слишком она велика.

ЦТ=10000 К. Температуру стоит снизить.

В доцифровую эпоху выпускалась фотопленка для определенных цветовых температур. Например, для дневных съемок производили пленку с ЦТ= 5600 К, для вечерних – 3200 К. Позже стали выпускать промежуточный вариант с ЦТ=4500 К. При обработке пленочных и слайдовых материалов при необходимости проводилась цветокоррекция.

Для получения хорошей картинки активно применяют светофильтры.

Применение светильников с той или иной ЦТ

Для освещения помещений разработаны СП 52.13330.2016 (СНиП 23-05-95).

Для жилых комнат рекомендуется теплый свет, для рабочих помещений – дневной (3000-4000 К), для помещений с высокими требованиями к цветам – холодный (5000-6000 К).

Документ советует при наличии в пространстве большого  количества зеленых и синих объектов выбирать светильники с ЦТ более 4000 Кельвинов. А при обилии красных и желтых предметов – менее 3500 К.

Дизайнеры используют свет от светильников  для создания интерьеров.

Теплый свет светильников

Теплый свет.

ЦТ в диапазоне от 2700 до 3000 К. Напоминает свет ламп накаливания, мягких солнечных лучей. Оттенок не надоедает, не раздражает. Создает теплую уютную атмосферу. Подходит для жилых помещений, библиотек, ресторанов, кафе и др. В квартире идеален для спален,  точечной подсветки. 

Холодный цвет светильников

Холодное освещение.

ЦТ свыше 4500 К. Хорошо подходит для рабочих пространств, учебных помещений, офисов, цехах. Холодный белый цвет создаст чистую продуктивную атмосферу. В квартире его уместнее использовать для подсветки рабочей зоны, ванной комнаты. Не подходит для небольших помещений – свет будет слишком ярким и тревожным.

Нейтральный цвет источников света

Нейтральный свет.

ЦТ в интервале 3200-4500 К. Свет подходит для разных помещений: для гостиных, коридоров, кухни и др. Незаменим в качестве подсветки места, где одеваются и прихорашиваются. Также отлично подходит для учебных помещений и офисов, так как нейтральный свет не создает нагрузку на глаза.

При планировании светового оформления дома помните, теплые тона подчеркивают теплые цвета в помещении. Красный, желтый и оранжевый выигрышнее всего смотрятся при теплом освещении. Синий и зеленый будут казаться блеклыми. Холодные же оттенки подчеркнут зеленые и синие тона, а теплые цвета будут несколько искажены и приглушены.

Как цветовая температура влияет на эмоции

Чем теплее свет, тем лучше чувствует себя человек.

При выборе источника света стоит уделить внимание цветовой температуре. От выбора ламп зависит настроение и самочувствие.

При подборе ЦТ помните, чем она ниже, тем расслабленнее и спокойнее чувствует себя человек. Теплый свет помогает отдохнуть и заснуть. Холодные цвета бодрят, они лучше подходят для работы, повышают концентрацию. Но при постоянном воздействии приводят к бессоннице.

Таким образом, для освещения дома лучше выбирать более теплые оттенки. А для рабочих кабинетов, офисов и цехов – холодные.

Заключение

Цветовая температура важный параметр при освещении рабочих и жилых помещений. При грамотном подборе света комната может выглядеть красиво и гармонично, а глаза и не будут уставать. Используйте наши советы при выборе лампочек и пусть свет вас не тревожит!

Цвета побежалости металла | Таблицы и температуры цветов побежалости нержавейки

Статья обновлена и дополнена: 09 Августа, 2021

Цвета побежалости – это цвета, которые становятся различимы на гладкой металлической или минеральной поверхности из-за появления тончайшей окисной пленки или световой интерференции в ней. Зачастую их появление связано с тепловым воздействием. О том, что такое побежалость, далее.

Происхождение цветов побежалости металла

Цвета побежалости металла распространяются из-за перераспределения интенсивности света в утонченных пленках на структуре отражения. По ходу развития пленочной толщины появляются условия погашения лучей с какой-либо волновой длины.

Вначале из белоснежного появляется сиреневое свечение, обнаруживается желтое свечение. По ходу того, как пленка растет в толщину, увеличивается волновая длина погашенных лучей.

Из непрерывного спектра солнца появляется зеленое и красное свечение.

Яркость оттенков побежалости нержавейки зависит от размера оксидной пленки с протяженностью солнечной волны, которая идет на спецматериал. Одни из ярчайших оттенков находятся на материалах медного типа.

Цвета побежалости стали, которые получаются из-за физического процесса, зависят от металлического состава. Если в микроэлементе есть много металлических ионов, то он прокрашивается в синий.

В присутствии хромофоров можно обнаружить красные оттенки – следы побежалости на металле.

Искусственная цветовая побежалость видна на структуре при повышенных показателях. Непременным условием образования следов побежалости считается отсутствие воды с иными спецжидкостями.

В ходе нагревания появившаяся пленочная структура окиси снижается. Это объясняется диффузией, то есть перемешиванием микроэлементов или внедрением одного химического элемента в иной.

В ситуации с металлической пленкой окиси становится видно, как взаимодействуют атомы кислорода со спецметаллом.

Как искусственно создать цвета побежалости

При металлообработке активным образом применяется воронение. Технология спецпокрытия металлов пленками окиси хорошо известная и активным образом применяемая на протяжении десятков лет. Вороненый материал отличается устойчивостью ко ржавчине, прочностью к повышенным нагрузкам и обладает эстетичным окрасом, без добавочных покрытий с красками.

Чтобы выполнить воронение, необходимо:

  1. обмакнуть заготовку, протереть ее минеральным маслом;
  2. нагреть на металлическом листе до температурного показателя (для различных металлов со сплавами она различается);
  3. после сделать закалку в охлажденном участке – во избежание металлического отпуска.

Получившийся окисленный слой на структуре металлического изделия будет устойчивым к воздействию воды. Он будет иметь повышенную прочность к действию внешних факторов.

В нижеследующей таблице приведены составы растворов и требуемая температура для бесщелочного оксидирования черных металлов:

Как определить температуру металла по цвету

Пленка окисления образуется как с большой, так и с малой скоростями. На образование пленки влияют такие факторы, как:

  • мера закаленности обрабатываемой детали (закалка способствует ускорению появления необычного эффекта);
  • загрязнение (при появлении грязи она обугливается, и, в результате, образуется неравномерный пленочный слой оксида);
  • шероховатость (заготовка, которая имеет выемку, получает уплотненную пленку; эстетичное цветовое различие обнаружить невозможно, а полированная деталь создает разноцветный эффект);
  • технология нагревания (в зависимости от спецоборудования, применяемого для нагрева деталей, с большой скоростью и шириной формируются пленки окисления; для нагревания деталей лучше применять оборудование, которое позволяет поддерживать требуемый температурный показатель и контролировать его).
Читайте также:  Как закалить сталь 45 в домашних условиях

Тонкие пленки оксида поглощают солнечные волны с наименьшей длиной волны, но отражают с наибольшей. Цвет металла при нагреве изменяется в зависимости от температуры. Чем больше температура пленки оксида, тем светлее цвет металла при нагревании. Синий и фиолетовым цвета получаются, когда из спектра отображается перечень длинных волн.

При отражении пленки из оксидов волны с минимальной волновой длиной, металлическая поверхность прокрашивается в желтоватый оттенок. Светлые оттенки соответствуют повышенной температуре нагревания. Поэтому мастер нередко определяет с помощью цветов побежалости нержавейки закалку материалов со стальной стружкой и колющим инструментарием.

Они применяются при работе токаря.

Несмотря на указанные факторы, при содействии цветов побежалости нержавеющей стали невозможно точно определить температуру металла, поскольку на показатель влияют разные факторы:

  • период нагрева (промежуток времени, на протяжении которого деталь из металла прогревается до показателя помещения, если отсутствует тепловая отдача);
  • разная примесь в переливающемся металле;
  • особенность освещения в помещении, где производилась сварка с закалкой заготовок;
  • скорость прогрева (температурное изменение в единицу времени во время прогрева).

Среди различных электроприборов есть пирометры, обеспечивающие конкретный температурный контроль. Они функционируют на лучевом анализе лазера. В электроприборах находятся особые датчики, которые анализируют отраженные лучи и отражают металлическую температуру, которой равны измеренные параметры излучений.

Температура цветов побежалости металла

Температура и цвет металла изменяются на протяжении всего процесса нагрева заготовки. Причем у каждого сплава или вида металла своя температура появления побежалости. Вследствие этого технологи пользуются большим количеством таблиц соотношения цвета и температуры цветов побежалости. Некоторые из них приводим в нашей статье.

Таблица цветов побежалости и каления

Как определить температуру металла по цвету

Таблица цветов побежалости для углеродистых сталей

Как определить температуру металла по цвету

Таблица цветов побежалости для нержавеющих сталей

Как определить температуру металла по цвету

Радужный окрас на поверхности нержавеющей стали

Как определить температуру металла по цвету

Цвета побежалости в природе

На поверхности различных материалов, к примеру, на пирите, появляется тонкий вид оксидного слоя. В таком случае наблюдается ряд интерференционных цветов. Они аналогичны минеральным цветам. Особо яркий эффект в мире заметен на халькопирите с некоторыми иными минералами из меди.

Следует принимать во внимание факт, что побежалость скрывает настоящий минеральный оттенок, если на него смотреть не сразу, а немного позднее. Особенно просто ошибиться при пленке одного оттенка. Такие же цветовые эффекты появляются на устаревших стеклянных вариантах, по большей части, на тех, которые в течение длительного времени лежали на земле и на древних монетах.

Радужная побежалость металла возникает при наличии тончайшей жировой пленки, из-за просыхания на водной глади, в которой есть минеральные вещества.

Цвета побежалости титана, меди, алюминия есть в природной сфере, а в производственной области служат в качестве температурного индикатора прогрева железа со сталью во время термической обработки. По ним легко судить о температуре металлического прогрева во время затачивания, сверления и разрезки. Кроме того, они нередко выпускаются в декоративных целях и для лазерной маркировки.

Как убрать цвета побежалости на нержавейки

Нержавеющая сталь меняет цвет в зависимости от толщины оксидной пленки. Нагреванием можно получить большое количество разных цветовых оттенков. Нередко на нержавеющей стали появляется лазурный цвет, сиреневый, изумрудный, золотой. Убрать побежалость с нержавейки можно разными способами.

Химический метод

Убрать неэстетичный цвет нержавеющей стали можно с помощью любой кислоты. В домашних условиях для удаления цветов побежалости следует использовать уксус. Для избавления от побежалости необходимо нагреть нержавейку и налить уксус. Дальше в течение небольшого времени необходимо будет протирать поверхность.

Осуществить удаление побежалости на нержавейке можно с помощью любого раствора на основе кислоты. Подойдет азотная концентрированная кислота, которая очистит металл и запассивирует его.

В нашей компании используется следующая технология химического удаления цветов побежалости на нержавейке. Последовательно применяются такие продукты, как:

Механический метод

Удалить оттеночные переходы с прочими визуальными дефектами возможно войлочным кругом для УШМ и пастами ГОИ.

Войлочный круг можно сделать из старых валенок – для очистки потребуется нанести на круг из войлока пасту ГОИ и отполировать металл.

Вместо войлока для удаления следов побежалости на нержавейке можно использовать круг скотч-брайт или полированный муслиновый круг. При использовании болгарки следует подключать регулятор оборотов.

Электрохимический метод

Для удаления побежалости можно использовать электромеханический метод. Для этого необходимо взять электрод, трансформатор на 30 Вольт, лимонную кислоту с водой (2:1). Один контакт трансформатора нужно поместить на деталь, второй – на электрод.

Смочив войлок в лимонной кислоте, нужно обработать, например, сварные швы. С помощью этого способа можно добиться эстетичного вида на нержавейке после сварки.

Работа кропотливая и требует усидчивости и терпения, но в итоге получится эстетичная зеркальная поверхность без каких-либо оттенков.

В случае необходимости убрать цвета побежалости на сварном шве нержавейки мы предлагаем воспользоваться нашей собственной разработкой – аппаратом для очистки сварных швов SteelGuard 425.

Аппарат воздействует не только на шов, но и на околошовную поверхность.

Удаление побежалости на нержавейке проводится при помощи электрического тока и специально разработанных электролитов, которые и проводят этапы травления, пассивации и полировки.

Как определить температуру металла по цвету

При обработке электрохимическим методом сохраняется внешний вид сварного шва. Если поверхность была зеркальной/матовой/шлифованной, то такой она и останется. После проведения процедуры на шве восстанавливается пассивный слой, который обеспечит антикоррозийные свойства.

Применение технологии поможет снизить трудовые затраты сотрудников и не допускает появление дефектов на детали. Внешний вид продукции после полировки остается товарным.

В конечном счете, цвета побежалости считаются цветовым спектром, который становится виден на многих сплавах из-за наличия пленки окиси. Они различимы из-за перераспределения интенсивности солнца и повышенных температур. Их можно повсеместно увидеть в природе. Они активно применяются в декоративных и производственных целях. Для удаления цветов побежалости можно использовать химический, механический и электрохимический метод.

Оставьте заявку, чтобы бесплатно получить быстрый расчет стоимости интересующей Вас услуги.
Менеджеры ответят на любой Ваш вопрос!

Цвета побежалости металлов, определение температуры по цвету нагретой заготовки

Цвета побежалости металла – это спектр цветов,  которые образуются на поверхности металла при появлении появления окисной пленки. Эти окисные пленки создаются из самого металла при нагревании. Важным условием для образования такой пленки является отсутствие воздействия воды.

Такая побежалость металла является дефектом сварного соединения.

Происхождение цветов побежалости металла

В естественной природе цвета побежалости можно наблюдать на поверхностях ряда минералов, среди них пирит и халькопирит.

Логично заключить, что эти изменения видны в следствие окисления верхнего слоя материала. Как результат — они покрываются тонкой оксидной пленкой, которая и преломляет попадающий на ее поверхность свет.

Создавшийся эффект интерференции, «окрашивает» поверхность металла в разные цвета.

Как определить температуру металла по цвету

Яркость цветов побежалости зависит от толщины образуемой оксидной пленки и длины световой волны, которая попадает на поверхность материала. Самые яркие оттенки можно увидеть на медных минералах. Получаемые цвета также зависят от состава металла. Если в элементе есть много ионов металлов, то он окрашивается в синие цвета. В случае если присутствуют хромофоры, вы увидите красные цвета.

Искусственный цвет побежалости металла появляется на его поверхности при воздействии высоких температур. Важно условие – отсутствие воды и любых других жидкостей.

По мере нагрева образовавшаяся окисная пленка уменьшается, что объясняется диффузией (процесс «смешивания» или проникновения частиц хим.элемента в другой материал). Конкретно в ситуации с окисной пленкой металла наблюдается взаимодействие атомов кислорода и металла.

Стоит отметить, что на легированных сталях цвет побежалости появится при большем нагреве, чем на углеродистой стали.

Читайте также:  Чертежи ножей с размерами для изготовления своими руками

Создание искусственных цветов побежалости

В сфере обработки металлов активно используется прием воронения. При этом технология покрытия сплавов окисными пленками известна и активно используется уже не одну тысячу лет.

Вороненный металл устойчив к ржавчине, более прочен перед механическими нагрузками и имеет красивый окрас даже без дополнительных покрытий и красок.

Воронение выполняется следующим образом:

  • Заготовку обмакивают или протирают минеральным маслом;
  • Нагревают на металлическом листе до соответствующей температуры (для разных металлов и сплавов она может отличаться);
  • После могут выполнить закалку в холодном масле (чтоб избежать «отпуска металла»).

Получаемый слой окисла на поверхности металлического изделия полностью устойчив к воздействию воды, а также обладает высокой прочностью к механическим воздействиям.

Таблицы 1.

Как определить температуру металла по цвету

Окисные пленки образуются с различной скоростью и на это влияют следующие факторы:

  1. Закаленность детали (наличие закалки ускоряет появление побежалости);
  2. Наличие загрязнений (при нагреве загрязнения обугливаются и усложняют образование равномерного слоя окисной пленки);
  3. Шероховатости. Заготовка, имеющая неровности получает плотную пленку и как результат красивого переливания цветов можно не увидеть. Полированная же деталь быстро образует на поверхностях равномерный тонкий слой окислов;
  4. Технологии нагрева. В зависимости от оборудования, которое применяется для нагрева деталей, с разной скоростью и разной толщины образуются окисные пленки. Для нагрева деталей лучше всего использовать оборудование, позволяющее контролировать и поддерживать нужную температуру стабильно.

Тонкие оксидные пленки поглощают световые волны с меньшей длиной волны, но отражают – с большей. Цвет металлических деталей меняется в зависимости от температуры и плотности оксидной пленки. Чем толще оксидная пленка, тем светлее окраска. Синий или фиолетовый цвет получается, когда из спектра отражаются наиболее длинные волны.

Если пленка из оксидов отражает волны с малой длиной волны, то металлическая поверхность становится желтой. Светлые цвета соответствуют высокой температуре нагрева, светлые – более низкой.

По этой причине многие мастер часто определяют при помощи цветов побежалости степень закалки изделий, стальной стружки и режущих инструментов, применяемых во время проведения токарных работ.

Несмотря на эти факторы, при помощи цветов побежалости нельзя точно определить температуру металла, потому что на величину этого показателя оказывают влияние следующие факторы:

  • время нагрева: промежуток времени, в течение которого металлическая деталь нагревается до температуры окружающей среды при отсутствии теплоотдачи.
  • наличие различных примесей в составе металла;
  • особенности освещения в помещении, где проводилась сварка или закалка заготовок;
  • скорость разогревания: изменение температуры изделия в единицу времени при его нагревании.

Среди современных приборов существуют пирометров, которые обеспечивают достаточно точный  контроль температуры. Они работают на основе анализа лазерных лучей. Приборы оснащены специальными датчиками, анализирующими отраженные лазерные лучи и отображают температуру металла, которой соответствуют полученные характеристики излучений.

Как определить температуру металла по цвету

Технологии с использованием цветов побежалости активно применяют в производстве рабочих инструментов и оборудования. Особенно распространено использование этого приема при работе с медью, железом, алюминием и латуни.

Закалка улучшает следующие параметры металлической поверхности:

Цвет побежалости металла и его температура или температура цветов побежалости металла

Как уже стало ясно из описанного выше материала, температура и цвет металла изменяется все время нагрева заготовки.

Важно отметить, что температура побежалости металла отличается для каждого отдельно взятого сплава и вида металла.

Поэтому существует большое количество таблиц и списков соотношения цвета и температуры. Ниже приведены таблицы цветом побежалости металла для разные сплавов.

Как определить температуру металла по цвету

Шкала цветов побежалости стали

Для углеродистых сталей можно привести следующую зависимость цветов и соответствующих температур:

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 нержавейки 12Х18Н10Т, где 18% хрома, также 10% никеля и 1% титана (взято из ГОСТ 5632-2014), цвета побежалости в зависимости от температуры будут изменяться несколько другим образом.

Главное отличие – величины температур. Это объясняется коррозийной устойчивостью и жаропрочной стойкостью.

Поэтому при нагреве и охлаждении частицы сплава и кислорода взаимодействуют медленнее, замедляя создание оксидной пленки.

В следующей таблице цветов побежалости металла представлены особенности изменения цвета изделий из нержавеющей стали:

Температура цветов побежалости для нержавеющих сталей
Окрас Пределы температур,°С
Светло-соломенный 300 – 399
Золотистый 400 – 499
Земляной или коричневый 500 – 599
Красный или пурпурный 600 – 699
Синий или черный 700 – 779

На поверхностях заготовок из нержавеющей стали могут появиться радужные полосы. Они могут появиться при нагревании изделия до температуры кипения (100 °С). Появление радужных следов обусловлено изменениями в кристаллической решетке металла.

Радужный окрас на поверхности обрабатываемой заготовки не свидетельствуют о перегреве нержавеющей стали.

Как определить температуру металла по цвету

Что такое цвета побежалости

Цвета побежалости — это окисные пленки на поверхности железных сплавов различной толщины и плотности. Они образуются без участия молекул воды при нагревании до определенных температур.

Самое простое представление о тонких пленках можно получить на примере мыльных пузырей или пленках нефтепродуктов на поверхности воды.

Для железа цвета побежалости образуются при нагревании, и толщина пленки соизмерима с размерами молекул.

Это явление с физической точки зрения объясняется теорией «тонких пленок» и обусловлено оптической интерференцией окисных пленок в зависимости от своей толщины.

Шкала цветов побежалости 

Толщина окисных пленок определяется температурой и временем нагрева, а существующие шкалы цветов побежалости носят довольно условный характер.

  • Во-первых, визуальная оценка — очень субъективный процесс, результаты которого определяются освещенностью и практическим опытом.
  • Во-вторых, плотность окисной пленки определяется и химсоставом сплава.

Поэтому таблицы соответствия разнятся (шкалы для углеродистых, жаростойких, нержавеющих сталей), и можно говорить только об ориентировочном соответствии. Но усредненная таблица цветов побежалости выглядит следующим образом

Цвета Температура нагрева, °С
бледно-желтый 220
бледно-соломенно-желтый 230
золотисто -желтый 246
коричнево-желтый до бурого 256
пурпурно-красный 265
пурпурный 275
лиловый 280
голубой 290
васильковый 295
индиго 300
светло-синий 310
цвет морской воды 320

Например, при продолжительном нагреве при 220 °С можно вызвать посинение стали. Или желаемый цвет получается при кратковременном нагреве до температуры, более высокой, чем указанная в таблице. Но для каждого цвета побежалости существует температурный минимум, ниже которого нужный цвет не получится.

Цвета побежалости для отделки металлической поверхности

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

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

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 пленки окислов 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.

Автор Ирина Файдюк

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector