- Как возникает эффект
- Искусственное создание эффекта
- Почему образуется пленка окисления
- Какие улучшаются параметры во время закалки
- Какие бывают погрешности
- Как убрать оттенок с металла
Образование цвета побежалости металла представляет собой интересное явление, возникающее на внешней стороне материала. Оно просматривается при нагреве изделия, которое при наличии специальной аппаратуры можно выполнить самостоятельно
Цвета побежалости нержавеющей стали представляют собой спектр разных оттенков, получаемых на металлической поверхности при возникновении пленки из оксидов. Эффект формируется, если повысить температуру нагрева до соответствующих показателей без добавления водной среды. Цвета побежалости, находящиеся на углеродистых сталях, свидетельствует о дефекте, присущем сварному соединению.
Как возникает эффект
В природе появление цветов побежалости часто фиксируется на поверхности металла и различных минералов (например, на граните или халькопирите). В результате процесса окисления появляется оксидная пленка, способная преломлять лучи ультрафиолета. Интерференция может привести к окрашиванию внешнего слоя металлов разными цветами.
Насыщенность оттенков во многом зависит от такого показателя, как толщина оксидной пленки, а также длина волны. Самый насыщенный цвет побежалости металла можно заметить на меди. Кроме того, оттенок определяется исходя из состава материала. Например, когда есть большое количество разных ионов металлов, происходит окрашивание синим цветом побежалости. Если при нагревании изделие становится красным, то это свидетельствует о наличии в материале хромофоров.
Не всегда цвета побежалости образуются при влиянии человеческого фактора. Данное явление встречается и в естественной среде. Чаще всего окрашивание разным цветом происходит на стеклах или старинных монетах. Это объясняется продолжительным соприкосновением с землей. Например, радужный эффект может получиться при наличии жирового слоя. Благодаря цветам побежалости скрывается истинный оттенок металлов. Для определения, в каком цвете пребывал материал до окрашивания, необходимо осмотреть свежий излом.
Искусственное создание эффекта
Добиться цветовых оттенков можно при влиянии высокой температуры (во время сварочных работ или закалки). Во время нагревания недопустимо присутствие молекул воды и прочих жидкостей. Образованная в процессе нагрева пленка достаточно тонкая (всего несколько молекул). При повышении температуры слой уменьшается. Это объясняется протеканием диффузии, когда мелкие частицы элементов сплавов и кислорода взаимозамещаются. На углеродистых сталях слой из оксидов получается раньше, чем на легированных, и все это при одновременном повышении температур.
При обработке металлов часто задействуют воронение. Это технология, при которой поверхность покрывается пленкой окиси. Вороненые стали характеризуются стойкостью перед ржавчиной, изумительной прочностью к ударам или падению и обладают красивым окрасом.
Для выполнения воронения нужно:
- погрузить заготовку в минеральное масло или просто нанести вещество на поверхность;
- нагреть детали на листе из металла до определенных температур для получения цвета каления;
- сделать закаливание в области охлажденного участка, чтобы исключить вероятность отпуска металлов.
Как следствие, образуется устойчивое к контакту с водой нержавеющее изделие, обладающее высокой прочностью и стойкостью к воздействию внешних факторов.
Почему образуется пленка окисления
Такое образование возникает как с маленькой, так и большой скоростью. На новообразованный тонкий слой побежалости цвета оказывают воздействие такие факторы:
- степень закаливания изделия (это влияет на цвет побежалостей);
- наличие загрязнений металлов (лишние частички могут обугливаться, из-за чего возникает неравномерная пленка оксида);
- присутствие шероховатости на нержавеющей стали (элемент с выемкой может иметь более плотный оксидный слой);
- метод нагрева материала (часто используется разное по мощности оборудование, способное поддерживать оптимальную температуру и совершать ее контроль).
Минимальные по плотности оксидные слои поглощают солнечные лучи с маленькой длиной волны, однако при этом происходит сильное отражение. Цвет металла во время нагрева меняется, на что влияет температура. Чем выше показатель, тем светлее получается поверхность стали. Такие цвета побежалостей, как синий и фиолетовый, появляются при отображении из общего спектра только длинных волн. При коротком волновом диапазоне возникает желтый оттенок, что говорит о высоком нагреве. В результате опытный мастер может легко определить температуру металла, такие знания часто востребованы в работе токаря.
Какие улучшаются параметры во время закалки
При помощи цветов побежалости можно изготавливать различные инструменты, создавать маркировку, а также упростить обработку продукции из металла. Если нужно создать лезвия для бритв, хирургической атрибутики, грабштихелей, используется побежалость ярких цветов. Поэтапное изменение температуры приведет к получению пурпурных и зеленоватых оттенков, что свойственно для инструментов, используемых в деревообрабатывающей промышленности. При нагревании, когда сталь покрывается синим или пепельным цветом, удается добиться высокой упругости. Эту особенность используют при производстве различных пил, лезвий, пружин и пр.
Нагреваясь, заготовка приобретает достаточную гибкость, благодаря чему изделию придается нужная форма. Дальше выполняется закалка при установленной специалистами температуре (оптимальной считается +700…800°C). Получается алый или розовый цвет побежалостей металла. Если повысить температуру на +300°C, изделие приобретает желтый оттенок. Однако чрезмерный нагрев допускать нельзя, так как ухудшаются прочностные показатели стали. Поэтому мастера четко контролируют температуру, сверяя с таблицей соотношения цветов побежалости.
Закалка способствует улучшению нескольких параметров нержавеющей стали:
- Твердость. Такой показатель считается номинальным. Данные можно сравнить со шкалой Роквелла. Измерение выполняется в HRC. От твердости зависит уровень сопротивляемости металлической основы к механическим воздействиям. На мягких изделиях при продолжительном влиянии могут оставаться следы. Это ухудшает режущие характеристики материала.
- Упругость. Этот параметр говорит о степени деформации изделия во время изгибов или ударов. Когда стальная основа закалена, при сгибании на 10–30° и последующего отпускания происходит возврат в начальное положение. При слишком высокой температуре накаливания металлическая деталь становится ломкой.
- Износостойкость. Подобный критерий демонстрирует сопротивление материала абразивному износу, а также стойкость к высоким нагрузкам. В зависимости от температуры побежалости и каления, можно получить продукцию, обладающую длительным сроком эксплуатации.
Чтобы восстановить прочностные показатели выполняется процедура отпуска – повторная термическая обработка элемента. При этом температура металлической заготовки немного повышается, после чего происходит процесс охлаждения. Промежуточным этапом является погружение детали в солевой или маслянистый раствор.
Какие бывают погрешности
Ожидание точности цветов побежалости не всегда оправдывается. Существуют факторы, которые мешают точно определить температуру металлической заготовки. Повлиять на итоговое заключение могут:
- временной диапазон нагрева (когда элемент подвергался подогреву, а поверхность пестрила разными цветами);
- разнообразные виды примесей, которые влияют на переливающийся слой;
- уникальная особенность светового потока в здании, где выполняется сварка с последующей закалкой деталей;
- скоростные характеристики прогрева, при котором поверхность пестрит разными цветами побежалости (учитывается, как меняется температура за единицу времени).
Существуют пирометры, способные контролировать степень нагрева. Они функционируют на лучевом анализе лазера. В электрических приборах расположены датчики для отражения лучей, подходящие определенному цвету побежалости.
Как убрать оттенок с металла
Нержавейка меняется исходя из толщины пленки. При нагреве удается добиться разных цветов побежалостей. Это может быть лазурный оттенок, бардовый или золотой. Если поверхность окрашена тем или иным цветом и от него нужно избавиться, сделать это можно несколькими методами:
- Химическим. В данном случае используется любая кислота (например, уксус). Очистку можно сделать и в домашних условиях. В профессиональных сферах задействуется азотная концентрированная кислота, которая не только убирает лишние оттенки, но и пассивирует поверхность. Металл сперва обезжиривается, после чего проводится процедура травления. В конце обработки совершается пассивация.
- Механическим. Используется войлочный круг и специальные пасты. Применяя болгарку, сразу установите регулятор оборотов.
- Электрохимическим. Задействуется электрод, а также трансформатор (30 В). Разбавьте лимонную кислоту в пропорции (2:1). Один контакт размещается на запчасти, второй на электроде. Войлок смачивается в растворе лимонной кислоты. Электромеханический способ позволяет добиться красивой зеркальной поверхности.
Распрощаться с оттеночным цветом побежалостей можно любым способом. Придерживайтесь техники безопасности и не прикасайтесь оголенными руками к химическим растворам или проводам.