Кольори мінливості стали, металознавство
На минулих вихідних ми їздили з друзями на берег Фінської затоки. Природно, не обійшлося без шашликів: купили одноразовий мангал, м'ясо, овочів, напоїв всяких різних і поїхали.
У міру наближення до пляжу гул в наших животах все наростав і незабаром хором просто заглушив звук двигуна машини. Загалом, їсти хотілося дуже.
Нарешті прибули ми на пляж і першим же ділом почали збирати мангал, засипати вугілля, розпалювати в мангалі вогонь, насаджувати м'ясо і т.д. Через деякий час горіння розпалу й вугілля напевно все спостерігали картину, яку побачив і я, і яка, власне, і наштовхнула мене на думку написати цю статтю.
Наш новенький блискучий мангал таким бути поступово переставав, і в деяких місцях на його колишньої блискучої поверхні з'явилася веселка!
Ці райдужні кольори можна спостерігати на блискучій поверхні сталевих предметів, підданих нагріванню, і називаються вони "квітами мінливості".
Кольори ці утворюються через те, що в результаті нагрівання стали до високих температур відбувається окислення її поверхні з утворенням тонкої прозорої оксидної плівки, яка в залежності від своєї товщини відображає світло по-різному, в результаті ми спостерігаємо той чи інший колір мінливості. У місцях, де температура нагріву була вище, товщина оксидної плівки, відповідно, більше, тому що при більш високих температурах швидкість дифузії більше і глибина проникнення атомів кисню більше; більш товсті оксидні плівки поглинають світлові хвилі з більшою довжиною хвилі, відображають - з меншою.
Візьмемо, приміром, наш мангал, і виберемо дві області: жовту (1) і синю (2).
Як було сказано, між товщиною плівки і довжиною хвилі відбитого нею світла існує пряма залежність: чим більше товщина плівки, тим більше короткохвильовий відбите світло ми отримуємо. Наприклад, синій колір утворюється, коли з білого «віднімаються» довші хвилі (закрийте ліву частину веселки, що наведена вище), наприклад, червоний і помаранчевий, а жовтий утворюється при «відніманні» з спектра короткохвильового випромінювання, наприклад, фіолетового і синього ( закрийте праву частину веселки, що показана вище). Виходить, що синій колір відповідає більш високій температурі нагріву, а жовтий - нижчою!
style = "display: inline-block; width: 468px; height: 60px"
data-ad-client = "ca-pub-9341405937949877"
data-ad-slot = "1069775344">
Раніше ковалі при проведенні відпустки загартованої сталі орієнтувалися саме на кольори мінливості. Давайте і ми спробуємо приблизно визначити температуру двох обраних раніше областей мангала (жовтої і синьої).
На формування кольорів мінливості стали впливає багато чинників: швидкість нагріву, час витримки і хімічний склад стали [1, стор. 202]. Наприклад, в легованих сталях (а особливо з хромом), оксидні плівки виникають повільніше і при більш високих температурах, ніж у звичайних вуглецевих.
Думаю, наш мангал виготовлений з простої вуглецевої сталі, а не з якої-небудь легованої або тим більше нержавійки, інакше не коштував би він 167 рублів. ).
Отже, будемо вважати, що наш мангал з вуглецевої сталі. Відкриваємо довідник [2] або [3] і дивимося, які кольори мінливості вуглецевої сталі якій температурі відповідають [2, стор. 74].
Чисто в якості довідкового матеріалу привожу ще картинку з книги [4, стор. 540], де показана залежність кольорів мінливості і від температури нагріву, і від часу витримки при цій температурі для марганцовістойсталі 1035 (це типу нашої стали 35 по ГОСТ 1050).
Для нашого ж випадку з вуглецевою сталлю і без урахування часу нагріву отримуємо наступну картину:
Звичайно ж, як зрозуміло з сказаного вище, кольори мінливості - не дуже точний спосіб визначення температури в силу того, що на формування оксидної плівки впливає велика кількість чинників, до того ж колір, який ми спостерігаємо, буде залежати ще і від того, який джерело світла у нас в розпорядженні при спостереженнях. Проте, це не означає, що явищем освіти кольорів мінливості не варто користуватися!
Які варіанти використання знання про квіти мінливості на практиці?
1. При проведенні досліджень.
Наприклад, при проведенні причин руйнування деталі. Ми знаємо, що деталь була розрахована на роботу при температурах до 200 ° С, а скажімо, деталь була доставлена до вас синього кольору. Значить, працювала вона при температурах близько 300 ° С. Не добре!
2. Для контролю коректності проведення випробувань.
Ось, наприклад, два зразка після випробувань на розтяг зразків вуглецевої сталі при температурах 350 і 200 (див. Стандарти для випробувань на розтяг). Відразу видно, який зразок був випробуваний при 350 ° С, а який - при 200 ° С.
3. Для контролю стану інструменту.
Наприклад, токарів за кольором стружки можна прикинути температуру різця.
4. Для контролю температури відпустки ножів, лез і ін. Подібних металевих виробів з гладкою поверхнею. Як раніше, в загальному.
P.S. Ми, до речі кажучи, наш «одноразовий» мангал забрали з собою, а не залишили валятися на пляжі, як це зробили інші відпочивальники «кухаря-засранці». Мангал можна використовувати ще не один раз, що ми і зробили на цих вихідних вже на Ладозькому озері.
style = "display: inline-block; width: 300px; height: 250px"
data-ad-client = "ca-pub-9341405937949877"
data-ad-slot = "1231225747">
1. А.А. Бочвар. Основи термічної обробки сплавів
2. І.С. Каменічний. Супутник терміста. 2-е видання испр і доп.
3. Сєдов Ю.Є. Адаскін А.М. Довідник молодого терміста, М: Висш.шк. 1986, 239 с. стр. 185