Кольори втечі металів, визначення температури за кольором нагрітої заготовки

Кольори втечі металу - Це спектр кольорів, які утворюються на поверхні металу при появі появи окисної плівки. Ці окисні плівки створюються із самого металу при нагріванні. Важливою умовою для утворення такої плівки є вплив води.

Така втеча металу є дефектом зварної сполуки.

Походження квітів втечі металу

У природній природі кольору втечі можна спостерігати на поверхнях ряду мінералів, серед них пірит і халькопірит. Логічно зробити висновок, що ці зміни видно внаслідок окислення верхнього шару матеріалу. Як результат — вони покриваються тонкою оксидною плівкою, яка і заломлює світло, що потрапляє на її поверхню. Ефект інтерференції, що створився, «фарбує» поверхню металу в різні кольори.

Яскравість кольорів втечі залежить від товщини оксидної плівки, що утворюється, і довжини світлової хвилі, яка потрапляє на поверхню матеріалу. Найяскравіші відтінки можна побачити на мідних мінералах. Отримані кольори також залежить від складу металу. Якщо елемент має багато іонів металів, він офарблюється в сині кольори. Якщо присутні хромофори, ви побачите червоні кольори.

Штучний колір втечі металу з'являється з його поверхні при вплив високих температур. Важлива умова – відсутність води та будь-яких інших рідин.

У міру нагріву утворилася окисна плівка зменшується, що пояснюється дифузією (процес «змішування» або проникнення частинок хімічного елемента в інший матеріал). Саме ситуації з окисної плівкою металу спостерігається взаємодія атомів кисню і металу.

Варто зазначити, що на легованих сталях колір втечі з'явиться при більшому нагріванні, ніж на вуглецевій сталі.

Створення штучних квітів втечі

У сфері обробки металів активно використовують прийом вороніння. При цьому технологія покриття сплавів окисними плівками відома та активно використовується вже не одну тисячу років.

Воронений метал стійкий до іржі, міцніший перед механічними навантаженнями і має гарне забарвлення навіть без додаткових покриттів та фарб.

Вороніння виконується так:

• Заготівлю вмочують або протирають мінеральною олією;
• Нагрівають на металевому листі до відповідної температури (для різних металів та сплавів вона може відрізнятися);
• Після цього можуть виконати загартування в холодному маслі (щоб уникнути «відпустки металу»).

Отриманий шар оксиду на поверхні металевого виробу повністю стійкий до дії води, а також має високу міцність до механічних впливів.

Таблиці 1.

Окисні плівки утворюються з різною швидкістю і на це впливають такі фактори:

1. Загартованість деталі (наявність гарту прискорює появу втечі);
2. Наявність забруднень (при нагріванні забруднення обвугливаються та ускладнюють утворення рівномірного шару окисної плівки);
3. Шорсткості. Заготівля, що має нерівності, отримує щільну плівку і як результат красивого переливання квітів можна не побачити. Полірована деталь швидко утворює на поверхнях рівномірний тонкий шар оксидів;
4. Технології нагріву. Залежно від обладнання, яке застосовується для нагрівання деталей, з різною швидкістю та різною товщиною утворюються окисні плівки. Для нагрівання деталей найкраще використовувати обладнання, що дозволяє контролювати та підтримувати потрібну температуру стабільно.

Тонкі оксидні плівки поглинають світлові хвилі з меншою довжиною хвилі, але відбивають з більшою. Колір металевих деталей змінюється залежно від температури та щільності оксидної плівки. Чим товщі оксидна плівка, тим світліше забарвлення. Синій або фіолетовий колір виходить, коли з спектра відбиваються найдовші хвилі. Якщо плівка із оксидів відбиває хвилі з малою довжиною хвилі, то металева поверхня стає жовтою. Світлі кольори відповідають високій температурі нагріву, світлі – нижчій. З цієї причини багато майстрів часто визначають за допомогою кольорів втечі ступінь гарту виробів, сталевої стружки і ріжучих інструментів, що застосовуються під час проведення токарних робіт.

Незважаючи на ці фактори, за допомогою кольорів втечі не можна точно визначити температуру металу, тому що на величину цього показника впливають наступні фактори:

• час нагрівання: проміжок часу, протягом якого металева деталь нагрівається до температури навколишнього середовища за відсутності тепловіддачі.
• наявність різних домішок у складі металу;
• особливості освітлення в приміщенні, де проводилося зварювання або загартування заготовок;
• швидкість розігрівання: зміна температури виробу в одиницю часу при нагріванні.

Серед сучасних приладів існують пірометри, які забезпечують досить точний контроль температури. Вони працюють на основі аналізу лазерних променів. Прилади оснащені спеціальними датчиками, що аналізують відбиті лазерні промені та відображають температуру металу, якою відповідають отримані характеристики випромінювань.

Технології з використанням кольорів втечі активно застосовують у виробництві робочих інструментів та обладнання. Особливо поширене використання цього прийому при роботі з міддю, залізом, алюмінієм та латуні.

Загартування покращує наступні параметри металевої поверхні:

Колір втечі металу та його температура або температура кольорів втечі металу

Як стало зрозуміло з описаного вище матеріалу, температура і колір металу змінюється постійно нагрівання заготовки. Важливо, що температура втечі металу відрізняється для кожного окремо взятого сплаву та виду металу. Тому існує велика кількість таблиць та списків співвідношення кольору та температури. Нижче наведені таблиці кольором втечі металу для різних сплавів.

Шкала квітів втечі стали

Для вуглецевих сталей можна навести наступну залежність кольорів та відповідних температур:

Температура кольорів втечі для вуглецевих сталей
Забарвлення	Межі температур, °С
Лимонний	220 – 229
Жовтий (колір соломи)	230 – 245
Золотий	246 – 255
Земляний чи коричневий	256 – 264
Червоний або червоно-жовтогарячий	265 - 274
Пурпурний	275 – 279
Аметистовий	280 – 289
Небесний	290 – 294
Твіттера	295 – 299
Індіго Крайола	300 – 309
Світло-блакитний	310 – 329
Аквамариновий	320 - 339

 

На заготовках з нержавіючої сталі 12Х18Н10Т, де 18% хрому, також 10% нікелю та 1% титану (взято з ГОСТ 5632-2014), кольори втечі в залежності від температури будуть змінюватися дещо іншим чином. Головна відмінність – величини температур. Це пояснюється корозійною стійкістю та жароміцною стійкістю. Тому при нагріванні та охолодженні частинки сплаву та кисню взаємодіють повільніше, уповільнюючи створення оксидної плівки.

У наступній таблиці кольорів втечі металу представлені особливості зміни кольору виробів з нержавіючої сталі:

Температура кольорів втечі для нержавіючих сталей
Забарвлення	Межі температур, ° С
Світло-солом'яний	300 – 399
Золотистий	400 – 499
Земляний чи коричневий	500 – 599
Червоний чи пурпурний	600 – 699
Синій чи чорний	700 – 779

На поверхнях заготовок із нержавіючої сталі можуть з'явитися райдужні смуги. Вони можуть з'явитись при нагріванні виробу до температури кипіння (100 °С). Поява райдужних слідів обумовлено змінами в кристалічній решітці металу.

Райдужний колір на поверхні оброблюваної заготовки не свідчать про перегрівання нержавіючої сталі.