Радуга на стали

На прошлых выходных мы ездили с друзьями на берег Финского залива. Естественно, не обошлось без шашлыков: купили одноразовый мангал, мясо, овощей, напитков всяких разных и поехали...
По мере приближения к пляжу гул в наших животах все нарастал и вскоре хором просто заглушил звук двигателя машины. В общем, есть хотелось очень.

bereg

Наконец-то прибыли мы на пляж и первым же делом принялись собирать мангал, засыпать угли, разжигать в мангале огонь, насаживать мясо и т.д. Через некоторое время горения розжига и углей наверняка все наблюдали картину, которую увидел и я, и которая, собственно, и натолкнула меня на мысль написать эту статью.

Наш новенький блестящий мангал таковым быть постепенно переставал, и в некоторых местах на его бывшей блестящей поверхности появилась радуга!

mangal

Эти радужные цвета можно наблюдать на блестящей поверхности стальных предметов, подвергнутых нагреву, и называются они "цветами побежалости".
Цвета эти образуются из-за того, что в результате нагрева стали до высоких температур происходит окисление её поверхности с образованием тонкой прозрачной оксидной плёнки, которая в зависимости от своей толщины отражает свет по-разному, в результате мы наблюдаем тот или иной цвет побежалости. В местах, где температура нагрева была выше, толщина оксидной плёнки, соответственно, больше, т.к. при более высоких температурах скорость диффузии больше и глубина проникновения атомов кислорода больше; более толстые оксидные плёнки поглощают световые волны с большей длиной волны, отражают — с меньшей.

raduga

Возьмём, к примеру, наш мангал, и выберем две области: жёлтую (1) и синюю (2).

mangal-krupno

Как было сказано, между толщиной плёнки и длиной волны отраженного ею света существует прямая зависимость: чем больше толщина пленки, тем более коротковолновый отраженный свет мы получаем. Например, синий цвет образуется, когда из белого «вычитаются» более длинные волны (закройте левую часть радуги, что приведена выше), например, красный и оранжевый, а жёлтый образуется при «вычитании» из спектра коротковолнового излучения, например, фиолетового и синего (закройте правую часть радуги, что показана выше). Получается, что синий цвет соответствует более высокой температуре нагрева, а жёлтый — более низкой!



style="display:inline-block;width:468px;height:60px"
data-ad-client="ca-pub-9341405937949877"
data-ad-slot="1069775344">


Раньше кузнецы при проведении отпуска закалённой стали ориентировались именно на цвета побежалости. Давайте и мы попробуем примерно определить температуру двух выбранных ранее областей мангала (желтой и синей).
На формирование цветов побежалости стали оказывает влияние много факторов: скорость нагрева, время выдержки и химический состав стали [1, стр. 202]. Например, в легированных  сталях (а особенно с хромом), оксидные плёнки возникают медленнее и при более высоких температурах, чем у обычных углеродистых.

Думаю, наш мангал изготовлен из простой углеродистой стали, а не из какой-нибудь легированной или тем более нержавейки, иначе не стоил бы он 167 рублей! :).
Итак, будем считать, что наш мангал из углеродистой стали. Открываем справочник [2] или [3] и смотрим, какие цвета побежалости углеродистой стали какой температуре соответствуют [2, стр. 74].

tablitsa-tsvetov-pobezhalosti-dla-nelegirovennoy-stali

Чисто в качестве справочного материала привожу еще картинку из книги [4, стр. 540], где показана зависимость цветов побежалости и от температуры нагрева, и от времени выдержки при этой температуре для марганцовистой стали 1035 (это типа нашей стали 35 по ГОСТ 1050).

tablitsa-tsvetov-pobezhalosti-dla-stali-1035

Для нашего же случая с углеродистой сталью и без учета времени нагрева получаем следующую картину:

mangal-krupno-temperaturi

Конечно же, как понятно из сказанного выше, цвета побежалости — не очень точный способ определения температуры в силу того, что на формирование оксидной пленки оказывает влияние большое количество факторов, к тому же цвет, который мы наблюдаем, будет зависеть еще и от того, какой источник света у нас в распоряжении при наблюдениях. Тем не менее, это не значит, что явлением образования цветов побежалости не стоит пользоваться!

Какие варианты использования знания о цветах побежалости на практике?

1. При проведении исследований.

Например, при проведении причин разрушения детали. Мы знаем, что деталь была рассчитана на работу при температурах до 200°С, а скажем, деталь была доставлена к вам синего цвета. Значит, работала она при температурах около 300°С. Нехорошо!

2. Для контроля корректности проведения испытаний.

Вот, например, два образца после испытаний на растяжение образцов углеродистой стали при температурах 350 и 200 (см. стандарты для испытаний на растяжение). Сразу видно, какой образец был испытан при 350°С, а какой — при 200°С.

obraztsi

3. Для контроля состояния инструмента.

Например, токарям по цвету стружки можно прикинуть температуру резца.

4. Для контроля температуры отпуска ножей, лезвий и др. подобных металлических изделий с гладкой поверхностью. Как раньше, в общем.

Вот и всё на сегодня. Ну как Вам статья? Понравилась? Если да, то делитесь с друзьями (см. кнопки ниже) и подписывайтесь на обновления блога: я еще и не про такое напишу! 🙂

P.S. Мы, кстати говоря, наш «одноразовый» мангал забрали с собой, а не оставили валяться на пляже, как это сделали другие отдыхающие «повара-засранцы». Мангал можно использовать ещё не один раз, что мы и сделали на этих выходных уже на Ладожском озере.



style="display:inline-block;width:300px;height:250px"
data-ad-client="ca-pub-9341405937949877"
data-ad-slot="1231225747">


Ссылки

1. А.А. Бочвар. Основы термической обработки сплавов

2. И.С. Каменичный. Спутник термиста. 2-е изданиею испр и доп.

3. Седов Ю.Е., Адаскин А.М. Справочник молодого термиста, М: Высш.шк., 1986, 239 с. стр. 185

4. Failure Analysis of Heat Treated Steel Components, ASM International, 2008, 640 pp.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.





coded by nessus

Рубрика: Металловедение и термообработка. Метки: . Добавьте постоянную ссылку на эту страницу в закладки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *