Temperare i colori dei metalli, determinando la temperatura in base al colore del pezzo riscaldato

Colori di ossidazione del metallo – è uno spettro di colori che si forma sulla superficie di un metallo quando si forma un film di ossido. Questi film di ossido si formano dal metallo stesso durante il riscaldamento. Una condizione fondamentale per la formazione di tale film è l'assenza di esposizione all'acqua.

Come ossidazione del metallo è un difetto nel giunto saldato.

Origine dei colori di ossidazione dei metalli

In natura, si possono osservare colorazioni ossidate sulle superfici di numerosi minerali, tra cui pirite e calcopirite. È logico concludere che questi cambiamenti siano visibili a causa dell'ossidazione dello strato superficiale del materiale. Di conseguenza, si ricoprono di una sottile pellicola di ossido, che rifrange la luce che la colpisce. L'effetto di interferenza risultante "colora" la superficie metallica di colori diversi.

La luminosità dei colori di ricottura dipende dallo spessore del film di ossido formato e dalla lunghezza d'onda della luce che colpisce la superficie del materiale. Le tonalità più brillanti si possono osservare sui minerali di rame. I colori risultanti dipendono anche dalla composizione del metallo. Se l'elemento contiene molti ioni metallici, apparirà blu. Se sono presenti cromofori, si vedranno colori rossi.

Artificiale colore ossidato del metallo appare sulla sua superficie quando esposto ad alte temperature. La condizione fondamentale è l'assenza di acqua o altri liquidi.

All'aumentare della temperatura, il film di ossido risultante si restringe, fenomeno spiegato dalla diffusione (il processo di "mescolamento" o penetrazione di particelle di un elemento chimico in un altro materiale). Nello specifico, nel caso di un film di ossido metallico, si osserva l'interazione tra gli atomi di ossigeno e il metallo.

Vale la pena notare che negli acciai legati il colore di rinvenimento apparirà a temperature più elevate rispetto all'acciaio al carbonio.

Realizzazione di fiori artificiali appannati

La brunitura è una tecnica ampiamente utilizzata nella lavorazione dei metalli. Il rivestimento delle leghe con pellicole di ossido è noto e utilizzato da migliaia di anni.

Il metallo azzurrato è resistente alla ruggine, più durevole sotto stress meccanico e ha un bel colore anche senza rivestimenti e vernici aggiuntivi.

La brunitura viene eseguita come segue:

• Il pezzo in lavorazione viene immerso o pulito con olio minerale;
• Riscaldare una lamiera fino alla temperatura appropriata (può variare a seconda del metallo e della lega);
• Successivamente si può procedere alla tempra in olio freddo (per evitare il “rinvenimento del metallo”).

Lo strato di ossido che si forma sulla superficie di un prodotto metallico è completamente impermeabile e presenta anche un'elevata resistenza alle sollecitazioni meccaniche.

Tabelle 1.

Le pellicole di ossido si formano a velocità diverse e sono influenzate dai seguenti fattori:

1. Tempra del pezzo (la presenza di tempra accelera la comparsa del rinvenimento);
2. La presenza di contaminanti (quando riscaldati, i contaminanti si carbonizzano e complicano la formazione di uno strato uniforme di pellicola di ossido);
3. Rugosità. Un pezzo con superfici irregolari sviluppa una pellicola densa e i bellissimi colori iridescenti che ne risultano possono essere invisibili. Un pezzo lucidato, d'altra parte, forma rapidamente uno strato uniforme e sottile di ossido sulle superfici;
4. Tecnologie di riscaldamento. A seconda dell'apparecchiatura utilizzata per riscaldare i componenti, le pellicole di ossido si formano a velocità e spessori diversi. È consigliabile utilizzare apparecchiature che consentano un controllo e un mantenimento stabili della temperatura.

I sottili film di ossido assorbono la luce con lunghezze d'onda più corte, ma riflettono quella con lunghezze d'onda più lunghe. Il colore delle parti metalliche cambia a seconda della temperatura e della densità del film di ossido. Più spesso è il film di ossido, più chiaro è il colore. I colori blu o viola si ottengono quando vengono riflesse le lunghezze d'onda più lunghe dello spettro. Se il film di ossido riflette lunghezze d'onda più corte, la superficie metallica diventa gialla. I colori chiari corrispondono a temperature di riscaldamento più elevate, mentre i colori più chiari corrispondono a temperature più basse. Per questo motivo, molti artigiani utilizzano spesso colori di ricottura per determinare il grado di tempra di parti, trucioli di acciaio e utensili da taglio utilizzati durante la tornitura.

Nonostante questi fattori, è impossibile determinare con precisione la temperatura del metallo utilizzando i colori di tempra, perché i seguenti fattori influenzano il valore di questo indicatore:

• tempo di riscaldamento: periodo di tempo durante il quale una parte metallica si riscalda fino alla temperatura ambiente in assenza di trasferimento di calore.
• la presenza di varie impurità nel metallo;
• caratteristiche di illuminazione nella stanza in cui è stata effettuata la saldatura o la tempra dei pezzi;
• velocità di riscaldamento: variazione della temperatura di un prodotto per unità di tempo durante il suo riscaldamento.

Tra i dispositivi moderni, i pirometri forniscono un monitoraggio della temperatura piuttosto accurato. Funzionano analizzando i raggi laser. Questi dispositivi sono dotati di sensori speciali che analizzano i raggi laser riflessi e visualizzano la temperatura del metallo, che corrisponde alle caratteristiche di radiazione misurate.

Le tecnologie di ossidazione sono ampiamente utilizzate nella produzione di utensili e attrezzature. Questa tecnica è particolarmente comune nella lavorazione di rame, ferro, alluminio e ottone.

La tempra migliora i seguenti parametri della superficie metallica:

Il colore del metallo appannato e la sua temperatura o la temperatura dei colori appannati del metallo

Come è già emerso chiaramente dal materiale descritto sopra, la temperatura e il colore del metallo cambiano durante il riscaldamento del pezzo. È importante notare che temperatura di rinvenimento del metallo Il colore dell'ossidazione varia a seconda della lega e del tipo di metallo. Pertanto, sono disponibili numerose tabelle ed elenchi che illustrano le relazioni tra colore e temperatura. Di seguito sono riportate le tabelle dei colori dell'ossidazione dei metalli per diverse leghe.

Scala dei colori di tempra dell'acciaio

Per gli acciai al carbonio, si può dare la seguente relazione tra colori e temperature corrispondenti:

Temperatura di colore di tempra per acciai al carbonio
Colore	Limiti di temperatura, °C
Citrico	220 – 229
Giallo (colore paglierino)	230 – 245
Oro	246 – 255
Terroso o marrone	256 – 264
Scarlatto o rosso-arancio	265 - 274
Viola	275 – 279
Ametista	280 – 289
Celeste	290 – 294
Cinguettio	295 – 299
Crayola indaco	300 – 309
Azzurro chiaro	310 – 329
Acquamarina	320–339

 

Sui grezzi in acciaio inossidabile 12Kh18N10T, che contengono cromo 18%, nichel 10% e titanio 1% (da GOST 5632-2014), i colori di ricottura variano leggermente a seconda della temperatura. La differenza principale è la temperatura. Ciò è dovuto alla resistenza alla corrosione e al calore. Pertanto, durante il riscaldamento e il raffreddamento, le particelle di lega e l'ossigeno interagiscono più lentamente, rallentando la formazione di una pellicola di ossido.

La seguente tabella dei colori di ossidazione dei metalli mostra le caratteristiche del cambiamento di colore nei prodotti in acciaio inossidabile:

Temperature di temperaggio per acciai inossidabili
Colore	Limiti di temperatura, °C
Paglia chiara	300 – 399
D'oro	400 – 499
Terroso o marrone	500 – 599
Rosso o viola	600 – 699
Blu o nero	700 – 779

Sulle superfici dei pezzi in acciaio inossidabile possono comparire striature arcobaleno. Queste striature possono formarsi quando il prodotto viene riscaldato fino al punto di ebollizione (100 °C). Queste striature arcobaleno sono causate da alterazioni nel reticolo cristallino del metallo.

La colorazione arcobaleno sulla superficie del pezzo non indica il surriscaldamento dell'acciaio inossidabile.