Temperar cores de metais, determinando a temperatura pela cor da peça aquecida

Cores de oxidação de metal – é um espectro de cores que se forma na superfície de um metal quando se forma uma película de óxido. Essas películas de óxido são criadas a partir do próprio metal durante o aquecimento. Uma condição fundamental para a formação dessa película é a ausência de exposição à água.

Tal manchas metálicas é um defeito na junta soldada.

Origem das cores de oxidação dos metais

Na natureza, cores opacas podem ser observadas na superfície de diversos minerais, incluindo pirita e calcopirita. É lógico concluir que essas alterações são visíveis devido à oxidação da camada superficial do material. Como resultado, elas ficam revestidas por uma fina película de óxido, que refrata a luz que a atinge. O efeito de interferência resultante "colore" a superfície metálica com cores diferentes.

O brilho das cores de recozimento depende da espessura da película de óxido formada e do comprimento de onda da luz que incide na superfície do material. Os tons mais brilhantes podem ser observados em minerais de cobre. As cores resultantes também dependem da composição do metal. Se o elemento contiver muitos íons metálicos, ele aparecerá azul. Se houver cromóforos, você verá cores vermelhas.

Artificial cor de mancha de metal aparece em sua superfície quando exposto a altas temperaturas. A condição importante é a ausência de água ou qualquer outro líquido.

À medida que a temperatura aumenta, a película de óxido resultante encolhe, o que é explicado pela difusão (o processo de "misturar" ou penetrar partículas de um elemento químico em outro material). Especificamente, no caso de uma película de óxido metálico, observa-se a interação entre átomos de oxigênio e o metal.

Vale ressaltar que em aços ligados, a cor de têmpera aparecerá em temperaturas mais altas do que em aço carbono.

Fazendo flores artificiais manchadas

A oxidação azulada é uma técnica amplamente utilizada na metalurgia. O revestimento de ligas com filmes de óxido é conhecido e utilizado há milhares de anos.

O metal azulado é resistente à ferrugem, mais durável sob estresse mecânico e tem uma cor bonita mesmo sem revestimentos e tintas adicionais.

A oxidação azulada é realizada da seguinte forma:

• A peça de trabalho é mergulhada ou limpa com óleo mineral;
• Aquecer uma chapa metálica até a temperatura adequada (ela pode variar de acordo com o metal e a liga);
• Depois, podem realizar o endurecimento em óleo frio (para evitar o “revenimento do metal”).

A camada de óxido resultante na superfície de um produto metálico é completamente resistente à água e também tem alta resistência ao estresse mecânico.

Tabelas 1.

Os filmes de óxido se formam em taxas diferentes e são influenciados pelos seguintes fatores:

1. Têmpera da peça (a presença de têmpera acelera o aparecimento de revenimento);
2. A presença de contaminantes (quando aquecidos, os contaminantes carbonizam e dificultam a formação de uma camada uniforme de filme de óxido);
3. Rugosidade. Uma peça com superfícies irregulares desenvolve uma película densa, e as belas cores iridescentes resultantes podem ser invisíveis. Uma peça polida, por outro lado, forma rapidamente uma camada fina e uniforme de óxido nas superfícies;
4. Tecnologias de aquecimento. Dependendo do equipamento utilizado para aquecer as peças, as películas de óxido se formam em diferentes taxas e espessuras. É melhor usar equipamentos que permitam controle e manutenção da temperatura estáveis.

Filmes finos de óxido absorvem luz com comprimentos de onda mais curtos, mas refletem aqueles com comprimentos de onda mais longos. A cor das peças metálicas muda dependendo da temperatura e da densidade do filme de óxido. Quanto mais espesso o filme de óxido, mais clara a cor. Cores azul ou violeta resultam quando os comprimentos de onda mais longos do espectro são refletidos. Se o filme de óxido refletir comprimentos de onda mais curtos, a superfície metálica fica amarela. Cores claras correspondem a temperaturas de aquecimento mais altas, enquanto cores mais claras correspondem a temperaturas mais baixas. Por esse motivo, muitos artesãos costumam usar cores de recozimento para determinar o grau de têmpera de peças, cavacos de aço e ferramentas de corte usadas durante o torneamento.

Apesar desses fatores, é impossível determinar com precisão a temperatura do metal usando cores de têmpera, porque os seguintes fatores influenciam o valor desse indicador:

• tempo de aquecimento: período de tempo durante o qual uma peça metálica aquece até a temperatura ambiente na ausência de transferência de calor.
• a presença de várias impurezas no metal;
• características de iluminação na sala onde foi realizada a soldagem ou o endurecimento das peças de trabalho;
• taxa de aquecimento: a mudança na temperatura de um produto por unidade de tempo durante seu aquecimento.

Entre os dispositivos modernos, os pirômetros proporcionam um monitoramento de temperatura bastante preciso. Eles operam analisando feixes de laser. Esses dispositivos são equipados com sensores especiais que analisam os feixes de laser refletidos e exibem a temperatura do metal, que corresponde às características de radiação medidas.

As tecnologias de escurecimento são amplamente utilizadas na produção de ferramentas e equipamentos. Essa técnica é especialmente comum ao trabalhar com cobre, ferro, alumínio e latão.

O endurecimento melhora os seguintes parâmetros da superfície do metal:

A cor do metal manchado e sua temperatura ou a temperatura das cores manchadas do metal

Como já ficou claro pelo material descrito acima, a temperatura e a cor do metal mudam ao longo do aquecimento da peça. É importante observar que temperatura de têmpera do metal A cor do escurecimento varia para cada liga e tipo de metal. Portanto, existem inúmeras tabelas e listas de relações entre cor e temperatura. Abaixo, você encontra tabelas de cores de escurecimento de metais para diversas ligas.

Escala de cores de têmpera de aço

Para aços carbono, a seguinte relação entre cores e temperaturas correspondentes pode ser dada:

Temperatura de cor de têmpera para aços carbono
Cor	Limites de temperatura, °C
Cítrico	220 – 229
Amarelo (cor palha)	230 – 245
Ouro	246 – 255
Terroso ou marrom	256 – 264
Escarlate ou vermelho-alaranjado	265 - 274
Roxo	275 – 279
Ametista	280 – 289
Celestial	290 – 294
Twitter	295 – 299
Índigo Crayola	300 – 309
Azul claro	310 – 329
Água-marinha	320–339

 

Em blanks de aço inoxidável 12Kh18N10T, que contêm cromo 18%, níquel 10% e titânio 1% (retirados da GOST 5632-2014), as cores de recozimento variam ligeiramente dependendo da temperatura. A principal diferença é a temperatura. Isso se explica pela resistência à corrosão e ao calor. Portanto, durante o aquecimento e o resfriamento, as partículas da liga e o oxigênio interagem mais lentamente, retardando a formação de uma película de óxido.

A tabela a seguir de cores de manchas metálicas mostra as características de mudança de cor em produtos de aço inoxidável:

Temperaturas de temperamento para aços inoxidáveis
Cor	Limites de temperatura, °C
Palha clara	300 – 399
Dourado	400 – 499
Terroso ou marrom	500 – 599
Vermelho ou roxo	600 – 699
Azul ou preto	700 – 779

Listras iridescentes podem aparecer nas superfícies de peças de aço inoxidável. Essas listras podem ocorrer quando o produto é aquecido até o ponto de ebulição (100 °C). Essas listras iridescentes são causadas por alterações na estrutura cristalina do metal.

A coloração do arco-íris na superfície da peça de trabalho não indica superaquecimento do aço inoxidável.