Couleurs de trempe des métaux, détermination de la température par la couleur de la pièce chauffée

Couleurs de ternissement du métal – est un spectre de couleurs qui se forme à la surface d'un métal lors de la formation d'un film d'oxyde. Ce film d'oxyde se forme à partir du métal lui-même lors du chauffage. Une condition essentielle à la formation d'un tel film est l'absence d'exposition à l'eau.

Tel ternissement du métal est un défaut dans le joint soudé.

Origine des couleurs de ternissement des métaux

Dans la nature, des couleurs ternies peuvent être observées à la surface de nombreux minéraux, dont la pyrite et la chalcopyrite. Il est logique de conclure que ces changements sont visibles en raison de l'oxydation de la couche superficielle du matériau. Celle-ci se recouvre alors d'une fine pellicule d'oxyde qui réfracte la lumière. L'effet d'interférence qui en résulte colore la surface métallique de différentes couleurs.

La luminosité des couleurs obtenues lors du recuit dépend de l'épaisseur du film d'oxyde formé et de la longueur d'onde de la lumière frappant la surface du matériau. Les nuances les plus vives sont visibles sur les minéraux de cuivre. Les couleurs obtenues dépendent également de la composition du métal. Si l'élément contient de nombreux ions métalliques, il apparaîtra bleu. En présence de chromophores, on observe des couleurs rouges.

Artificiel ternissement de la couleur du métal Apparaît à sa surface lorsqu'elle est exposée à des températures élevées. La condition essentielle est l'absence d'eau ou de tout autre liquide.

À mesure que la température augmente, le film d'oxyde formé se rétracte, ce qui s'explique par la diffusion (le processus de « mélange » ou de pénétration des particules d'un élément chimique dans un autre matériau). Plus précisément, dans le cas d'un film d'oxyde métallique, on observe l'interaction entre les atomes d'oxygène et le métal.

Il convient de noter que sur les aciers alliés, la couleur de revenu apparaîtra à des températures plus élevées que sur l'acier au carbone.

Fabriquer des fleurs artificielles ternies

Le bleuissement est une technique largement utilisée dans le travail des métaux. Le revêtement des alliages par des films d'oxyde est connu et utilisé depuis des millénaires.

Le métal bleui est résistant à la rouille, plus durable sous contrainte mécanique et présente une belle couleur même sans revêtements ni peintures supplémentaires.

Le bleuissement est réalisé comme suit :

• La pièce est trempée ou essuyée avec de l’huile minérale ;
• Chauffer une feuille de métal à la température appropriée (elle peut différer selon les métaux et alliages) ;
• Ensuite, ils peuvent effectuer une trempe dans l’huile froide (pour éviter le « revenu du métal »).

La couche d’oxyde résultante sur la surface d’un produit métallique est totalement résistante à l’eau et présente également une résistance élevée aux contraintes mécaniques.

Tableaux 1.

Les films d’oxyde se forment à des rythmes différents et sont influencés par les facteurs suivants :

1. Durcissement de la pièce (la présence de durcissement accélère l’apparition du revenu) ;
2. La présence de contaminants (lorsqu'ils sont chauffés, les contaminants se carbonisent et compliquent la formation d'une couche uniforme de film d'oxyde) ;
3. Rugosité. Une pièce aux surfaces irrégulières développe un film dense, dont les magnifiques couleurs irisées peuvent être invisibles. En revanche, une pièce polie forme rapidement une fine couche d'oxyde uniforme sur les surfaces ;
4. Technologies de chauffage. Selon l'équipement utilisé pour chauffer les pièces, les films d'oxyde se forment à des vitesses et des épaisseurs variables. Il est préférable d'utiliser un équipement permettant un contrôle et un maintien stables de la température.

Les couches minces d'oxyde absorbent la lumière de longueurs d'onde plus courtes, mais réfléchissent celle de longueurs d'onde plus longues. La couleur des pièces métalliques varie en fonction de la température et de la densité de la couche d'oxyde. Plus la couche d'oxyde est épaisse, plus sa couleur est claire. Des couleurs bleues ou violettes apparaissent lorsque les longueurs d'onde plus longues du spectre sont réfléchies. Si la couche d'oxyde réfléchit les longueurs d'onde plus courtes, la surface métallique jaunit. Les couleurs claires correspondent à des températures de chauffage plus élevées, tandis que les couleurs plus claires correspondent à des températures plus basses. C'est pourquoi de nombreux artisans utilisent souvent les couleurs de recuit pour déterminer le degré de durcissement des pièces, des copeaux d'acier et des outils de coupe utilisés lors du tournage.

Malgré ces facteurs, il est impossible de déterminer avec précision la température du métal à l'aide de couleurs de revenu, car les facteurs suivants influencent la valeur de cet indicateur :

• temps de chauffage : période de temps pendant laquelle une pièce métallique chauffe jusqu'à la température ambiante en l'absence de transfert de chaleur.
• la présence de diverses impuretés dans le métal ;
• dispositifs d'éclairage dans la pièce où ont été effectués le soudage ou le durcissement des pièces ;
• vitesse de chauffage : variation de la température d'un produit par unité de temps pendant son chauffage.

Parmi les appareils modernes, les pyromètres offrent une surveillance de la température relativement précise. Ils fonctionnent par analyse des faisceaux laser. Ces appareils sont équipés de capteurs spéciaux qui analysent les faisceaux laser réfléchis et affichent la température du métal, correspondant aux caractéristiques de rayonnement mesurées.

Les technologies de ternissement sont largement utilisées dans la production d'outils et d'équipements. Cette technique est particulièrement courante pour le travail du cuivre, du fer, de l'aluminium et du laiton.

Le durcissement améliore les paramètres suivants de la surface métallique :

La couleur du métal terni et sa température ou la température des couleurs ternies du métal

Comme l'indique le document décrit ci-dessus, la température et la couleur du métal changent au fur et à mesure du chauffage de la pièce. Il est important de noter que température de revenu du métal La couleur de ternissement varie selon l'alliage et le type de métal. Il existe donc de nombreux tableaux et listes de relations entre les températures de couleur. Vous trouverez ci-dessous des tableaux de couleurs de ternissement pour différents alliages.

Échelle de couleurs pour la trempe de l'acier

Pour les aciers au carbone, la relation suivante entre les couleurs et les températures correspondantes peut être donnée :

Température de couleur de revenu pour les aciers au carbone
Couleur	Limites de température, °C
Citrique	220 – 229
Jaune (couleur paille)	230 – 245
Or	246 – 255
Terreux ou brun	256 – 264
Écarlate ou rouge-orange	265–274
Violet	275 – 279
Améthyste	280 – 289
Céleste	290 – 294
Gazouillement	295 – 299
Crayola indigo	300 – 309
Bleu clair	310 – 329
Bleu vert	320–339

 

Sur les ébauches en acier inoxydable 12Kh18N10T, contenant du chrome 18%, du nickel 10% et du titane 1% (d'après la norme GOST 5632-2014), les couleurs de recuit varient légèrement selon la température. La principale différence réside dans la température. Cela s'explique par la résistance à la corrosion et à la chaleur. Par conséquent, lors du chauffage et du refroidissement, les particules d'alliage et l'oxygène interagissent plus lentement, ce qui ralentit la formation d'un film d'oxyde.

Le tableau suivant des couleurs de ternissement des métaux montre les caractéristiques du changement de couleur des produits en acier inoxydable :

Températures de tempérament pour les aciers inoxydables
Couleur	Limites de température, °C
Paille légère	300 – 399
Doré	400 – 499
Terreux ou brun	500 – 599
Rouge ou violet	600 – 699
Bleu ou noir	700 – 779

Des stries arc-en-ciel peuvent apparaître à la surface des pièces en acier inoxydable. Ces stries peuvent apparaître lorsque le produit est porté à ébullition (100 °C). Ces stries sont causées par des modifications du réseau cristallin du métal.

La coloration arc-en-ciel sur la surface de la pièce n'indique pas une surchauffe de l'acier inoxydable.