Меню

Побежалость металла при нагреве что это такое



Побежалость стали

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон . 1890—1907 .

Полезное

Смотреть что такое «Побежалость стали» в других словарях:

ПОБЕЖАЛОСТЬ — ПОБЕЖАЛОСТЬ, побежалости, мн. нет, жен. (хим. тех.). Свойство металла менять окраску при нагревании (см. побежалый). Побежалость стали. Цвета побежалости. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

побежа́лость — и, ж. хим., тех. Радужная окраска поверхности металлов, минералов, образующаяся при появлении тонкого слоя окислов от нагревания, под воздействием кислорода и т. д. Цвета побежалости. Побежалость стали … Малый академический словарь

Калильные цвета — Если станем постепенно нагревать кусок стали, то вначале, при низких температурах нагрева, на гладко отделанной поверхности не замечаем никаких перемен относительно цвета и блеска. Лишь только температура нагрева перейдет за 200° Ц., появляется… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Минерал — Эту страницу предлагается объединить с Классификация минералов. Пояснение причин и обсуждение на странице … Википедия

Минералы — Минерал (фр. minéral, от позднелат. minera руда) природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико химических процессов и являющееся составной частью земной коры, горных… … Википедия

Источник

Цвета побежалости металлов

Цвета побежалости – спектр цветов, образующихся на поверхности железных сплавов в результате появления окисной пленки. Они образуются при нагревании поверхностей из металла до определенных температур без участия воды. Цвета побежалости являются дефектом сварного соединения.

Происхождение

В природе цвета побежалости образуются на поверхности многих минералов, включая пирит и халькопирит. Из-за окисления они покрываются тонкой оксидной пленкой, преломляющий солнечный свет. В результате интерференции поверхности металла окрашивается в разные цвета. Яркость побежалости зависит от толщины оксидной пленки и длины волны. Наиболее яркие цвета побежалости образуются на медных минералах. Также цвет зависит от качественного состава металла. Если в элементе присутствует большое количество ионов металлов, то он окрашивается в синие цвета. При наличии хромофоров минералы становятся красными.

Также цвета побежалости могут образовывать в естественных условиях на поверхностях старых стекол или монет. Изменение окраса может быть обусловлено длительным контактом этих материалов с землей. Если на них присутствует жировая пленка, то они окрашиваются в радужный цвет. Побежалость скрывает настоящий цвет металла. Поэтому нельзя определять его истинный окрас на свежем изломе. Рекомендуется определять цвет при рассмотрении оксидной пленки.

Искусственно цвета побежалости образуются на поверхности металлических заготовок при сварке или закалке. Они появляются при нагревании металлов до критических температур без участия молекул воды или иных жидкостей. Во время нагревания происходит процесс образования оксидной пленки. Ее толщина составляет несколько молекул и уменьшается по мере нагрева. Это обусловлено явлением диффузии – процессом проникновения мельчайших частиц одного химического элемента в другой. В данном случае происходит взаимодействие атомов металла и кислорода. На углеродистых сталях пленки из оксидов возникают быстрее, чем на легированных.

Процедура покрытия стали и железа слоем оксидной пленки называется воронением. После проведения этой процедуры повышается коррозийная стойкость изделия. Обработанные детали не покрываются ржавчиной. Процедура воронения позволяет придать изделию окрас, даже если металлическая поверхность по условиям эксплуатации не подлежит покраске. Во время воронения заготовку протирают минеральным маслом и нагревают на железном листе. После выгорания масляной жидкости на заготовке появляются цвета побежалости. Для нужного окраса необходимо нагреть деталь до соответствующей температуры. Получившийся слой окисла является влагоустойчивым и не подвергается воздействию воздуха.

На скорость образования окисных пленок влияют следующие факторы:

  1. Структура поверхности: закаленные детали окисляются с большей скоростью.
  2. Загрязненность изделия: поверхности, покрытые маслом, при длительном нагреве обугливаются, что приводит к возникновению сажи. По этой причине образуется неровная и тонкая оксидная пленка.
  3. Наличие шероховатостей: если нагревается заготовка с шершавой поверхностью, то оксидная пленка получается плотной. Если перед процедурой термообработки отполировать деталь, то образуется тонкая пленка из оксидов.
  4. Оборудование для нагрева: если при термообработке применяются специальные нагревательные печи, способные поддерживать устойчивую температуру, то окисная пленка будет плотной. В бытовых условиях можно также использовать духовые шкафы, газовые горелки или металлургические печи (горны).
Читайте также:  Как правильно покрыть крышу металлом своими руками

Тонкие оксидные пленки поглощают световые волны с меньшей длиной волны, но отражают – с большей. Цвет металлических деталей меняется в зависимости от температуры и плотности оксидной пленки. Чем толще оксидная пленка, тем светлее окраска. Синий или фиолетовый цвет получается, когда из спектра отражаются наиболее длинные волны. Если пленка из оксидов отражает волны с малой длиной волны, то металлическая поверхность становится желтой. Светлые цвета соответствуют высокой температуре нагрева, светлые – более низкой. По этой причине многие мастер часто определяют при помощи цветов побежалости степень закалки изделий, стальной стружки и режущих инструментов, применяемых во время проведения токарных работ.

Несмотря на эти факторы, при помощи цветов побежалости нельзя точно определить температуру металла, потому что на величину этого показателя оказывают влияние следующие факторы:

  • время нагрева: промежуток времени, в течение которого металлическая деталь нагревается до температуры окружающей среды при отсутствии теплоотдачи.
  • наличие различных примесей в составе металла;
  • особенности освещения в помещении, где проводилась сварка или закалка заготовок;
  • скорость разогревания: изменение температуры изделия в единицу времени при его нагревании.

В современной промышленности контроль температуры производится при помощи специальных приборов – пирометров. Они оснащены специальными датчиками, определяются степень нагрева заготовки при помощи лазера.

Цвета побежалости используются при изготовлении рабочих инструментов, лазерной маркировке и внешней обработке изделий из железа, меди, алюминия и латуни. Если требуется изготовить инструментарии с высокой плотностью (бритвенные лезвия, предметы для проведения хирургических операций, режущие кромки резцов и грабштихели), то побежалость должна быть яркого цвета: красного, оранжевого или желтого. До пурпурных и зеленых тонов нагревают инструменты, применяющихся в деревообрабатывающем секторе. Для достижения упругости при изготовлении пил, ножей, вил и пружин необходимо нагреть заготовки до появления синих или черных цветов.

В процессе нагревания металлическая заготовка становится гибкой, что позволяет мастеру придать ей необходимую форму. После данного процесса изделие закаляется при определенных температурах. Согласно рекомендациям специалистов, оптимальной температурой для закалки металлов является 700–800 °C. В этом случае изделие окрашивается в разные оттенки красного или розового цветов. При превышении этих значений на 300 °C заготовка становится оранжевой или желтой. При больших температурах происходит перекал, что негативно сказывается на прочности изделия.

Закалка улучшает следующие параметры металлической поверхности:

  1. Твердость: этот показатель является номинальным. Он прописан в шкале Роквелла и измеряется в HRC. Твердость определяет степень сопротивляемости металла к механическим повреждениям. На мягких изделиях при длительном соприкосновении с иными поверхностями остаются следы, что ухудшает их режущие свойства. Твердость ножей европейского образца составляет 60 HRC, азиатских – 70 HRC.
  2. Упругость: данный параметр определяет степень деформации металла при изгибах и ударах. Если сталь закалена, при изгибе на 10–30° она вернется в исходное положение. При перегреве снижается упругость поверхности, что приводит к поломке инструментов.
  3. Износостойкость: данный критерий показывает общую стойкость металла (сопротивление абразивному износу, стойкость к большим нагрузкам). При правильной закалке изделие сможет стабильно функционировать в течение более длительного срока.

После закалки заготовка приобретает высокую твердость. Для восстановления ее прочности необходимо провести процедуру отпуска, представляющую собой повторную термообработку детали. Металлическое изделие нагревается до более низких температур и охлаждается. Между закалкой и охлаждением также осуществляется полное остывание металлической поверхности при помощи его погружения в раствор соли или в масло. При выборе отпуска необходимо учитывать следующие особенности:

  1. Для изделий, подвергающимся деформациям или ударным нагрузкам, нужно использовать высокотемпературный отпуск: до 700 °C.
  2. Для легких клинков используется среднетемпературный отпуск: до 500 °C.
  3. Для обеспечения оптимальной твердости применяется низкотемпературный отпуск: до 250 °C. Но в этом случае изделие не сможет выдерживать высокие ударные нагрузки и будет легко деформироваться.
Читайте также:  Покраска по металлу гэсн

Температура цветов побежалости и каления

Во время отпуска возникают цвета каления. По ним можно определить, до какой температуры нагрелась заготовка. В отличие от побежалости, цвета каления меняются в процессе охлаждения металлической поверхности. Переход между цветами осуществляется в строгой последовательности, но с быстрой скоростью, поэтому мастер должен тщательно контролировать процесс термообработки.

Шкала цветов побежалости стали

Окрас углеродистых деталей при соответствующих температурах указан в следующей шкале цветов побежалости стали:

Температура цветов побежалости для углеродистых сталей

Окрас Пределы температур, °С
Лимонный 220 – 229
Желтый (цвет соломы) 230 – 245
Золотой 246 – 255
Земляной или коричневый 256 – 264
Алый или красно-оранжевый 265 — 274
Пурпурный 275 – 279
Аметистовый 280 – 289
Небесный 290 – 294
Твиттера 295 – 299
Индиго Крайола 300 – 309
Светло-голубой 310 – 329
Аквамариновый 320 — 339

На заготовках из нержавеющей стали12Х18Н10Т, содержащей 18% хрома, 10% никеля и 1% титана (значения определены в ГОСТ 5632-2014), цвета побежалости образуются при иных температурах. Это обусловлено тем, что данный материал коррозийно-стойкий и жаропрочный. Поэтому при закалке и охлаждении мельчайшие частицы металлов и кислорода взаимодействуют медленнее, что препятствует образования оксидной пленки во время закалки и каления.

ГОСТ 5632-2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные

В следующей таблице цветов побежалости представлены особенности изменения цвета изделий из нержавеющей стали:

Температура цветов побежалости для нержавеющих сталей

Окрас Пределы температур,°С
Светло-соломенный 300 – 399
Золотистый 400 – 499
Земляной или коричневый 500 – 599
Красный или пурпурный 600 – 699
Синий или черный 700 – 779

На поверхностях заготовок из нержавеющей стали могут появиться радужные полосы. Они могут появиться при нагревании изделия до температуры кипения (100 °С). Появление радужных следов обусловлено изменениями в кристаллической решетке металла. Радужный окрас на поверхности обрабатываемой заготовки не свидетельствуют о перегреве нержавеющей стали.

Источник

ЗАКАЛКА, ОТПУСК, ЦВЕТА ПОБЕЖАЛОСТИ — ЛЕГЕНДЫ И ПРОСТО ЛИКБЕЗ

Недавно я услышала «Мунк – это что?» Хорошо в такой ситуации не чувствовать себя всезнайкой, а просто вежливо объяснить, что это – великий норвежский художник.

Потому что сам ты запросто можешь оказаться в подобной ситуации. Например, еще не так давно и я бы сказала, что побежалость – это что-то, которое куда-то и зачем-то убежало.

«А ни фига, мон шер» (цитата из школьного сочинения).

Чем больше знаешь, тем интереснее жить. Поэтому сегодня – ликбез о закалке клинка.

Ну да, я не специалист и никогда им не буду, но зато не буду и чувствовать себя полной tabula rasa – чистой доской – в этом вопросе, потому что доска уже немножко заполнена письменами)))

Надеюсь, и вам будет интересно.

Итак, лично я знала одно, вернее, слышала краем уха, что есть закалка клинка или лезвия – нагрев.

Но мне и в голову не приходило, что нагревают его до определенной температуры, а затем еще и охлаждают, причем с с определенной скоростью.

И кто бы мог подумать, что отпуск – это не каникулы и не отпуск продуктов в магазине, а следующий за закалкой дополнительный нагрев до более низких температур с иных режимом охлаждения. Причем этот самый режим зависит от марки стали.

Скорость же регулируется «закалочной средой» – и это не только условная жидкость типа машинного масла, солевых растворов, но еще и поток воздуха, например. Так, специалисты пишут¸ что масло охлаждает со скоростью примерно в 6 раз меньшей, чем циркулирующая вода.

Закаляют при температуре 700–800 градусов, и клинок тогда становится алым или вишневым. Если краснота уходит, уступая место оранжевым и желтым оттенкам, температура, скорее всего, перевалила за отметку 1 100 градусов. Белый цвет – признак того, что температура достигла как минимум 1 300 градусов, и это перебор, вернее, перекал – сталь потеряет прочность навсегда

Читайте также:  Средство удаляющее ржавчину без вреда металлу

Это – так называемые цвета каления, и они совсем не побежалости – оттенки окислов.

Прочность клинку возвращается после закалки при помощи отпуска.

При этом между повторными нагреваниями следует полное остывание клинка – естественным путем или же путем охлаждения его в солевом растворе или масле.

В древности мечи закаливали самым экзотическим образом (у меня есть отдельный пост об этом): в моче рыжего трехлетнего ребенка и в моче козы, которая неделю голодала, а потом три дня ела только лопухи. Закаливали, втыкая его в ягодицы молодого раба.

Кстати, у закалки в теле раба, как не ужасно это звучит, есть объяснение. Российский металлург Ю.Г. Гуревич связал этот обычай с современный цианированием стали. – насыщением изделий углеродом и азотом для повышения качества изделий.

Достигается цианитрование при помощи раствора так называемой желтой кровяной соли, которую раньше получали путем сплавления обугленной животной крови с поташом и железом.

Гуревич предположил, что древние воины обмывали окровавленные в бою клинки в озерной воде, содержащей нередко поташ, а затем сушили в пламени костров.

После чего клинки становились тверже и прочнее, а их владельцы относили это чудесное превращение на счет своих смертоносных ударов. Так и пришли к идее закаливать мечи и ножи в телах пленников.

Ну, и в родниковой воде тоже закаливали.

Историки оружия пишут, что в XIX веке на заводах использовали до 12-ти закалочных сред: от спокойного воздуха до медных барабанов со ртутью или азотом.

Закалочные среды в принципе отличаются только скоростью охлаждения: спокойный воздух — 50° в сек; вентилятор или всадник на лошади — 70°в сек; масло комнатной температуры — 150° в сек; масло при температуре в 200° — 300° в сек; вода +27° — 450° в сек; ледяная вода — 600° в сек.

Возможно чередование сред и возможна двойная закалка

Лезвие опускают в жидкость вертикально, иногда остриём вниз — это более жесткая закалка, остриём вверх — эта помягче, и держат неподвижно. Если дергать лезвием, то охлаждение будет неравномерным — лезвие поведёт и закрутит в поросячий хвост, могут появиться трещины.

«Допустима закалка лезвия в воздухе и в твёрдых средах: сургуч, мокрый песок, мокрый древесный уголь. Мокрый песок и уголь уменьшают прокаливаемость. Если песок и уголь смочены водой, то получите закалку на глубину в 1,5-2 мм, а внутри останется сталь закаленная на упругость».

Интересно, что раньше в расплавленном свинце при температура плавления 330 градусах закаливали клинки шашек при массовом производстве.

Это очень удобно и технологично. Свинец не вскипает от нагретой стали клинка, достаточно быстро и равномерно охлаждает до температуры отпуска». Но есть и огромная смертельная — пары свинца!

Итак, сухой остаток:

Во время отпуска возникают цвета каления. По ним можно определить, до какой температуры нагрелась заготовка. В отличие от побежалости, цвета каления меняются в процессе охлаждения металлической поверхности. Переход между цветами осуществляется в строгой последовательности, но с быстрой скоростью, поэтому мастер должен тщательно контролировать процесс термообработки.

А вот цвета побежалости – это спектр цветов, образующихся на поверхности железных сплавов в результате появления окисной пленки. Они образуются при нагревании поверхностей из металла до определенных температур без участия воды».

И именно на цвета, а не на измерительные приборы и ориентировались раньше мастера, что выковать и закалить и отпустить клинок.

И напоследок про чудесные иберийские клинки – волшебные в прямом смысле слова. Они называются фалькаты – серповидные мечи.

Делали их во II веке до нашей эры, а проверили их качество так.

Древнегреческий ученый Филон Византийский писал, что оружие клали плашмя человеку на голову и сгибали на обе стороны до тех пор, пока те не касались плеч. После руки отпускали, и клинок принимал свою прежнюю форму.

Источник