Jak se nazývá barva, která mění barvu v závislosti na teplotě?

Změnu barvy kovu při zahřátí na vysoké teploty lze pozorovat jak v průmyslu, tak v každodenním životě. Spirála elektrického topného zařízení po provozu a následném ochlazení změní svůj odstín, kovový povrch grilu nebo grilu po několika cyklech ohřevu ztmavne, specifický odstín získá i konec úlomku kovové trubky po rozříznutí bruskou . Pozoruhodným příkladem je list pily na železo, který po práci s ocelovým obrobkem získává fialové odstíny. Místní oblasti kovového povrchu, které mění barvu pod vlivem vysokých teplot, se nazývají matná.

Ti, kteří se profesionálně zabývají zpracováním kovů, musí vědět, jak se projevuje zmatnění na různých slitinách vlivem vysokých teplot. Barevné spektrum a charakteristické matné odstíny mohou poskytnout důležité informace.

Fyzika procesu a důvody změny barvy

V procesu zahřívání kovového obrobku se na jeho povrchu objevuje skvrna, která má barevné spektrum od žluté po šedou. Odstín závisí na teplotě. Při zahřátí povrchu na 5000 C a více získává první odstíny žhavení, které je vidět ve tmě. Při dosažení teploty 650-7000 C získá kov tmavě červenou barvu a při dosažení teploty 1200-13000 C se barva oxidového filmu změní z třešňové na bílou.

Další zahřívání povrchu povede pouze ke změně jasu barev, nikoli však ke změně odstínu. Barva kovového povrchu zahřátého na určitou teplotu je nepřímým indikátorem a neukazuje přesné údaje.

Je vysvětlen optický efekt změny barvy zahřátého povrchu interference světla. Při zahřívání kovu mizí určité odstíny oxidů obsažené v tenké povrchové vrstvě kovu, tzv. oxidový film. Nejprve ubývají odstíny fialové, poté žluté, zelené a červené. Když se kov zahřeje na maximum, začne zářit čistě bílou barvou.

Důvod změny barvy zahřátého kovu se vysvětluje změnou tloušťky oxidového filmu. Barva povrchu se liší v závislosti na jeho tloušťce a hustotě. Čím vyšší je tloušťka povrchových oxidů, tím výrazněji se barevný tón liší od původního.

Barva různých ocelí a slitin při zahřátí

Změna barevného spektra matnosti u uhlíkových ocelí vypadá přibližně takto:

• světlá sláma – více než 2200 C;
• hnědá – 2500 C;
• tmavě karmínová – 2700 C;
• fialová – 3500 C;
• šedá – 400-4500 C;
• bílá – 900-11000 C.

Teplota pro dosažení určitého odstínu závisí na kvalitativním složení oceli: objemový obsah hořčíku, uhlíku, antimonu, cínu atd.

U nerezových, žáruvzdorných a žáruvzdorných ocelí je teplotní limit posunut nahoru o 100-1500 C. Při teplotách nad 3000 C se tedy začíná objevovat slámový odstín a při teplotě 500-6000 C fialový a fialový.

Tepelné účinky v ocelích při řezání laserem

Laserové a plazmové řezání kovů se provádí z důvodu jeho tavení. Vysoká teplota v řezné zóně způsobuje různé vady. Okraje nízkouhlíkových ocelí válcovaných za studena se během zpracování stávají méně tvrdými v důsledku přítomnosti žíhací zóny o tloušťce několika setin milimetru. Ve většině případů to není problém a lze to snadno odstranit dokončením obrobku.

Objemový obsah uhlíku ve středně a vysoko uhlíkových ocelích přesahuje 0,3 %, proto se na povrchu často tvoří martenzit. Uměle zvyšuje tvrdost slitiny. Jakmile se kov v zóně řezání zahřeje na teplotu tavení, začne se zahřívat i přilehlá oblast. Slitina oceli zahřátá nad 9000 C se stává austenitem, který se po ochlazení přemění na martenzit. Takto se získává kalená ocel. To je užitečný jev, pokud je nutné současně opracovávat a kalit hrany výrobku. V jiných případech se vytvrzená vrstva může stát zdrojem mikrotrhlin.

Vysoké řezné rychlosti na CNC strojích způsobují výskyt mikrostruktur ve válcované oceli. Během procesu přirozeného ochlazování ztvrdnou oceli s vysokým obsahem uhlíku a slitiny s nízkým obsahem uhlíku měknou.

Nerezová ocel jsou slitiny s vysokým obsahem chrómu. Při řezání v proudu kyslíku se jejich okraje pokrývají výraznou vrstvou oxidu. To je nežádoucí efekt pro následné použití obrobku. Řešením je nahrazení kyslíku dusíkem, který nereaguje s nerezovou ocelí a tomuto jevu se vyhne.

Slitiny hliníku vyznačuje se vysokou tepelnou vodivostí a odrazivostí. Tyto vlastnosti znesnadňují laserové zpracování. Mnoho slitin je náchylných k tvorbě mikrotrhlin na řezných hranách. Pokud je součást vyráběna pro důležitá a kritická průmyslová zařízení, například pro letecký průmysl, je přítomnost takových vad nepřijatelná. Proto se snaží co nejvíce snížit řeznou teplotu hliníku.

Metody odstraňování skvrn z kovu

Existují dva způsoby, jak odstranit skvrny z kovových povrchů:

• mechanické;
• chemikálie.

První možností je opracování vyhřívaných a chlazených povrchů pomocí dokončovacích a brusných kotoučů a také nerezových drátěných kartáčů. Metoda je velmi pracná a vyžaduje značné množství času na zpracování.

Chemická metoda zahrnuje aplikaci speciální emulze na povrch obrobku. Většina výrobců přidává do kompozice kyselinu dusičnou a fluorovodíkovou, fluorokřemičité deriváty a zahušťovací složky. Emulze neobsahují chloridy ani sírany, takže nereagují s kovem. Kompozice se nanáší běžným štětcem.

Doporučená doba výdrže závisí na typu oceli a barvě laku. Čím vyšší je teplota laku, tím déle je nutné udržovat kompozici na ošetřované ploše. Po expozici se emulze odstraní hadrem, neutralizuje se alkalickými složkami nebo se smyje vodou.

Existuje také elektrochemická metoda odstraňování skvrn z kovu, ale kvůli složitosti procesu se používá velmi zřídka.