Какой металл окисляется красным цветом

Обновлено: 18.05.2024

Цвета побежалости – это цвета, которые становятся различимы на гладкой металлической или минеральной поверхности из-за появления тончайшей окисной пленки или световой интерференции в ней. Зачастую их появление связано с тепловым воздействием. О том, что такое побежалость, далее.

Происхождение цветов побежалости металла

Цвета побежалости металла распространяются из-за перераспределения интенсивности света в утонченных пленках на структуре отражения. По ходу развития пленочной толщины появляются условия погашения лучей с какой-либо волновой длины. Вначале из белоснежного появляется сиреневое свечение, обнаруживается желтое свечение. По ходу того, как пленка растет в толщину, увеличивается волновая длина погашенных лучей. Из непрерывного спектра солнца появляется зеленое и красное свечение.

Яркость оттенков побежалости нержавейки зависит от размера оксидной пленки с протяженностью солнечной волны, которая идет на спецматериал. Одни из ярчайших оттенков находятся на материалах медного типа. Цвета побежалости стали, которые получаются из-за физического процесса, зависят от металлического состава. Если в микроэлементе есть много металлических ионов, то он прокрашивается в синий. В присутствии хромофоров можно обнаружить красные оттенки – следы побежалости на металле.

Искусственная цветовая побежалость видна на структуре при повышенных показателях. Непременным условием образования следов побежалости считается отсутствие воды с иными спецжидкостями. В ходе нагревания появившаяся пленочная структура окиси снижается. Это объясняется диффузией, то есть перемешиванием микроэлементов или внедрением одного химического элемента в иной. В ситуации с металлической пленкой окиси становится видно, как взаимодействуют атомы кислорода со спецметаллом.

Как искусственно создать цвета побежалости

При металлообработке активным образом применяется воронение. Технология спецпокрытия металлов пленками окиси хорошо известная и активным образом применяемая на протяжении десятков лет. Вороненый материал отличается устойчивостью ко ржавчине, прочностью к повышенным нагрузкам и обладает эстетичным окрасом, без добавочных покрытий с красками.

Чтобы выполнить воронение, необходимо:

обмакнуть заготовку, протереть ее минеральным маслом;
нагреть на металлическом листе до температурного показателя (для различных металлов со сплавами она различается);
после сделать закалку в охлажденном участке – во избежание металлического отпуска.

Получившийся окисленный слой на структуре металлического изделия будет устойчивым к воздействию воды. Он будет иметь повышенную прочность к действию внешних факторов.

В нижеследующей таблице приведены составы растворов и требуемая температура для бесщелочного оксидирования черных металлов:

Пленка окисления образуется как с большой, так и с малой скоростями. На образование пленки влияют такие факторы, как:

мера закаленности обрабатываемой детали (закалка способствует ускорению появления необычного эффекта);
загрязнение (при появлении грязи она обугливается, и, в результате, образуется неравномерный пленочный слой оксида);
шероховатость (заготовка, которая имеет выемку, получает уплотненную пленку; эстетичное цветовое различие обнаружить невозможно, а полированная деталь создает разноцветный эффект);
технология нагревания (в зависимости от спецоборудования, применяемого для нагрева деталей, с большой скоростью и шириной формируются пленки окисления; для нагревания деталей лучше применять оборудование, которое позволяет поддерживать требуемый температурный показатель и контролировать его).

Тонкие пленки оксида поглощают солнечные волны с наименьшей длиной волны, но отражают с наибольшей. Цвет металла при нагреве изменяется в зависимости от температуры. Чем больше температура пленки оксида, тем светлее цвет металла при нагревании. Синий и фиолетовым цвета получаются, когда из спектра отображается перечень длинных волн. При отражении пленки из оксидов волны с минимальной волновой длиной, металлическая поверхность прокрашивается в желтоватый оттенок. Светлые оттенки соответствуют повышенной температуре нагревания. Поэтому мастер нередко определяет с помощью цветов побежалости нержавейки закалку материалов со стальной стружкой и колющим инструментарием. Они применяются при работе токаря.

Несмотря на указанные факторы, при содействии цветов побежалости нержавеющей стали невозможно точно определить температуру металла, поскольку на показатель влияют разные факторы:

период нагрева (промежуток времени, на протяжении которого деталь из металла прогревается до показателя помещения, если отсутствует тепловая отдача);
разная примесь в переливающемся металле;
особенность освещения в помещении, где производилась сварка с закалкой заготовок;
скорость прогрева (температурное изменение в единицу времени во время прогрева).

Среди различных электроприборов есть пирометры, обеспечивающие конкретный температурный контроль. Они функционируют на лучевом анализе лазера. В электроприборах находятся особые датчики, которые анализируют отраженные лучи и отражают металлическую температуру, которой равны измеренные параметры излучений.

Температура цветов побежалости металла

Температура и цвет металла изменяются на протяжении всего процесса нагрева заготовки. Причем у каждого сплава или вида металла своя температура появления побежалости. Вследствие этого технологи пользуются большим количеством таблиц соотношения цвета и температуры цветов побежалости. Некоторые из них приводим в нашей статье.

Какой металл зеленеет со временем?

Расценки на монтаж всегда по карману нашим клиентам. Они полностью уверены, что здесь их не обманут и посоветуют правильное решение. Доверие – вот залог успеха нашей компании! А качественные материалы от известных производителей и умелые руки наших профессионалов не оставляют ни единого сомнения, что монтаж будет выполнен в срок!

Еще один плюс – при заключении договора вы получаете смету, в которой учтены цены на кровельные работы и материалы, а также стоимость доставки по Москве и Московской области с точностью до рубля!

Коррозия меди

Коррозия меди – это ее разрушение под воздействием окружающей среды.

Медь и ее сплавы нашли широкое применение во многих отраслях промышленности. Это связано с высокой коррозионной стойкостью данного металла, теплопроводностью, электропроводностью. Медь отлично обрабатывается механически, паяется.

Значительная коррозия меди наблюдается в окислительных кислотах, аэрированных растворах, которые содержат NH 4+ , CN – и другие ионы, способные с медью образовывать комплексы.

Коррозия меди в воде

Скорость коррозии меди в воде во многом зависит от наличия на поверхности оксидных пленок.

В быстро движущихся водных растворах и воде медь подвергается такому виду разрушения, как ударная коррозия. Скорость протекания ударной коррозии меди сильно зависит от количества растворенного кислорода. Если вода сильно аэрирована – ударная коррозия меди протекает интенсивно, если же обескислорожена – разрушение незначительно. Коррозия меди в аэрированной воде усиливается с уменьшением рН, увеличением концентрации ионов хлора. Скорость коррозии меди в воде зависит от климатической зоны. В тропиках скорость разрушения несколько выше.

Особенностью меди, омываемой морской водой, можно считать то, что она является одним из немногих металлов, которые не подвержены обрастанию микроорганизмами. Ионы меди для них губительны.

С чистой меди очень часто изготавливают трубопроводы для подачи в дома воды. Они надежны, служат очень долгое время. При наличии в воде растворенной угольной и других кислот медь понемногу корродирует, а продукты коррозии меди окрашивают сантехническое оборудование. Если вода, проходящая через медные трубы контактирует с железом, алюминием или оцинкованной сталью – то коррозию этих металлов значительно усиливается. Ионы меди осаждаются на поверхности этих металлов, образуя коррозионные гальванические элементы.

Чтоб исключить вредное влияние воды с медных труб на другие металлы используют луженую медь. Внутреннюю часть медного трубопровода покрывают оловом. Оловянное покрытие должно быть безпористым, во избежание возникновения гальванического элемента (олово по отношению к меди является катодом).

Как определить металл или его марку

Если магнитится, значит это чермет или одна из составляющих такого металла – чермет. Всё остальное не магнитится.

Нержавеющая сталь тоже не магнитится, вода на ней следов не оставляет, стоит гораздо дороже чермета. Цвет – серый.

Медь – жёлтый, даже золотистый металл, при соприкосновении с кислородом покрывается тёмной оксидной плёнкой, при соприкосновении с водой – зелёной ржавчиной. Медь стоит дороже всех цветных металлов, дороже только драгоценные металлы типа серебра и золота.

Алюминий представляет собой серебристый металл, гибкий и лёгкий, легко режется и гнётся, цена – небольшая.

Латунь – тяжёлый металл жёлтого цвета с лёгкой краснотой, очень похожа на золото.

Бронза – тёмно-коричневого цвета, поверхность – зернистая. Стоит примерно столько же, сколько и латунь. Обычно прием цветных металлов осуществляется там же, где и приём чёрных металлов. Драгметаллы принимаются особыми организациями, имеющими на это особое разрешение от властей.

Самый востребованный цветной металл в пунктах приёма, за который не жалеют денег – медь. Настоящая медь определяется следующим образом:

Если металл в хорошем состоянии, то она непременно будет иметь золотисто-розовый оттенок, а на воздухе быстро скроется под коричнево-зелёно-голубой оксидной плёнкой.

Металлолом типа водопроводных труб, труб для кондиционеров, теплоотводных трубок (кулеры) – почти наверняка медь, особенно в случае с кулерами, поскольку нецелесообразно отводить тепло более дорогими серебром и золотом, а у меди здесь соперников немного.

Зачем сдавать? А зачем держать дома, в гараже или пристройках ненужные вещи? Если предмет лежит без дела, то почему бы не сдать его в лом и не заработать на этом? Более того, весьма высокая цена на цветные металлы просто располагает к этому.

Это позволяет государству экономить. Медь нужна для очень многих нужд, и если удаётся добыть её с помощью переработки, не затрачивая колоссальных объёмов энергии на добычу руда, её транспортировку и получение металла, то это очень хорошо для экономики.

Коррозия луженой меди

Луженая медь отличается превосходной коррозионной стойкостью. Луженая медь отлично служит даже под воздействием дождя, града, снега, не чувствительна к перепаду температуры окружающей среды. Атмосферная коррозия луженой меди весьма незначительна. Оловянное покрытие по отношению к меди является анодом, т.к. имеет более электроотрицательный потенциал. Если на нем нет никаких изъянов (пор, трещин, царапин), через которые медь контактирует с атмосферой – оно прослужит очень долго. Если же дефекты покрытия присутствуют – атмосферная коррозия луженой меди протекает по следующим реакциям:

А: Sn – 2e→ Sn 2+ – окисление олова;

К: 2 H2О + O2 + 4e → 4 OH – – восстановление меди.

Качественное оловянное покрытие продлевает срок службы луженой меди до 100 лет и более.

Как проверять?

Владельцам украшений из платины стоит помнить:

Платина — дорогой и тяжелый металл, из нее часто изготавливают украшения небольшого размера.
Платину могут заменить серебром, но распознать такую подмену можно по цвету.
Тяжелее всего отличить от оригинала украшение, на которое нанесли слой платины.
Клеймо на поверхности изделия не должно вызывать сомнений.
Платина не боится высоких температур и реагентов.

Стоимость платины постоянно увеличивается, в мире не так много этого металла. Поэтому, если в магазине покупателю предлагают приобрести изделие внушительного размера из платины, при этом его стоимость достаточно низка, стоит отказаться от покупки. Платину дешево не продают, да и украшения из нее делают маленькие, металл слишком тяжелый.

Банковский слиток платины

Серебро и платина похожи внешне, поэтому дорогой металл часто заменяют серебром. Такая подделка выдаст себя черным оттенком и пластичностью. Серебро не устойчиво к повреждениям, на его поверхности останется след, а вот испортить таким образом изделие из платины не получится.

Если на поверхность изделия нанесен слой платины, то распознать подделку можно по весу. Когда такой возможности нет, то без нанесения драгоценности повреждений определить ее качество не получится.

Перед покупкой нужно внимательно рассмотреть клеймо, можно использовать для этого лупу. Если в нем все цифры видны хорошо, скорее всего, украшение действительно изготовлено из платины.

По своим химическим свойствам платина не боится высоких температур и кислот. При погружении в кислоту, аммиак и даже при воздействии йода изделие не изменится. Если попробовать нагреть кольцо или серьгу зажигалкой, то температура украшения изменится не сразу. Платина плохо проводит тепло, в отличие от серебра.

Атмосферная коррозия меди

В атмосферных условиях медь отличается высокой коррозионной стойкостью. На сухом воздухе поверхность меди почти не меняется. А при контакте с влажным воздухом образуется нерастворимая пленка, состоящая с продуктов коррозии меди типа CuCO3•Cu(OH)2.

В зависимости от состава среды и еще многих факторов на медной поверхности в атмосфере сначала образуется очень тонкая защитная пленка, состоящая с оксидов меди и ее чистой закиси. Время образования этой пленки может достигать нескольких лет. Поверхность немного темнеет, становится коричневатой. Иногда пленка может быть почти черного цвета (во многом зависит от состава коррозионной среды). После образования оксидного слоя на поверхности начинают скапливаться соли меди, имеющие зеленоватый оттенок. Образующийся оксид меди и соли называют еще патиной. Цвет патины колеблется от светло коричневого, до черного и зеленого. Зависит от качества обработки поверхности, состава самого металла и среды, времени контакта с коррозионной средой (от внутренних и внешних факторов). Закись меди – красно-коричневого цвета, окись – черного. Голубые, зеленые, синие и другие оттенки патины обуславливаются различными медными минералами (сульфаты, карбонаты, хлориды и др.). Патина по отношению к основному металлу нейтральна, т.е. не оказывает на медь вредного влияния (кроме хлористой меди). Соли и оксиды, формирующие патину, нерастворимы в воде и обладают естественными декоративными, защитными свойствами по отношению к поверхности меди.

Причины загрязнения

Причиной появления зеленого налета на старых монетах является окисление. Поверхность металлических денежных знаков со временем покрывается солями углекислой меди и приобретает зеленую окраску разных оттенков. Перед тем как начать чистку монеты нужно четко представлять, из какого металла она отчеканена, и уже исходя из этого определять способ очистки.

Иногда на поверхности металлических денег так называемая зеленка проявляется зелеными пятнами хлорида меди, которые со временем становятся больше и могут окончательно разрушить монету. Позеленеть могут не только самые древние металлические деньги, но и сравнительно новые, отчеканенные из серебра низкой пробы, сплава меди и никеля, бронзы или меди.

Но не любое пятно зеленого цвета представляет собой хлорную болезнь, это может быть участок благородной патины, а его лучше не удалять. Поэтому нумизмату необходимо провести специальное тестирование, чтобы определить необходимость удаления зеленого налета.

Коррозия меди в почве

Коррозия меди в почве сильно зависит от значения рН грунта. Чем грунт щелочнее либо кислее, тем быстрее проходит коррозия меди в почве. Менее сильное влияние оказывает аэрация, влажность грунта. При сильном насыщении почвы микроорганизмами усиливается коррозия меди и ее сплавов. Это объясняется тем, что некоторые из них в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают сероводород, который разрушает защитную оксидную пленку.

Продукты почвенной коррозии меди и ее сплавов по составу более сложны, чем при атмосферной коррозии и отличаются слоистой структурой.

Если медное изделие пролежало в почве очень долгое время – оно могло полностью превратиться в рыхлую светло-зеленую массу, состоящую с продуктов коррозии меди. При недолгом нахождении изделия в почве может наблюдаться только небольшой слой патины, который легко снять механически.

Токсичность зеленого золота – способы определения

Драгоценные металлы – отличная возможность инвестиции и сохранения средств. Но далеко не все из них действительно безопасны и безвредны.

Выделяют некоторые драгметаллы, которые могут оказывать пагубное воздействие на организм, причем даже при использовании их в сплавах в маленьких количествах. Прежде всего это касается зеленого золота.

Именно поэтому перед приобретением украшения стоит внимательно ознакомиться с составом сплава. Особенно опасными добавками являются кадмий и ртуть.

Почему применяют токсичные металлы?

Применение в ювелирном деле и промышленности токсичных металлов обусловлено следующими причинами:

Отсутствие других способов получения требуемого цвета изделия.
Необходимость придать определенные характеристики сплаву.

Для создания зеленого золота в состав сплава включают кадмий. Это достаточно опасно, так как металл оказывает негативное влияние на человеческое здоровье. Но далеко не всегда зеленый цвет сплава указывает на токсичность. Важно правильно подойти к подбору ювелирных украшений, чтобы приобрести качественное и безопасное изделие.

Особенности получения зеленого цвета золота

Как получают определенные оттенки золотого сплава? Для этого используют специальные примеси, которые выступают своего рода красителями. Преимущественно отдают предпочтение таким металлам:

Меди (дает красный или розовый оттенок в зависимости от процентного соотношения с другими металлами).
Серебру (позволяет осветлить металл и добавить ему легкого блеска).
Платине (отвечает за белый, практически белоснежный с легким металлическим блеском цвет сплава).
Цинку, палладию и родию (для достижения желаемого (более светлого или более темного) оттенка красного, розового или желтого золота).
Рубидию и кадмию (в сочетании с медью, калием, серебром и цинком позволяют придать золоту зеленый оттенок).

Советуем почитать: 5 самых редких металлов в мире

Все из вышеперечисленных металлов, которые используются в золотом сплаве, являются безвредными для человека. Исключение – кадмий, который является токсичным и достаточно опасным для человеческого здоровья.

Способы определения токсичности золота

Учитывайте, что далеко не всегда зеленое золото является токсичным. Если правильно подойти к его выбору, можно приобрести украшение зеленого цвета, которое будет безопасно для здоровья.

Зеленое золото с добавлением кадмия изготавливали на протяжении всех последних десятилетий. Доля токсичного металла в составе сплава была очень мала. Это приводило к тому, что вредный эффект для организма проявлялся спустя долгие годы ношения украшения.

Выпуск токсичных зеленых драгоценностей был прекращен только несколько лет назад. Причиной стало обращение внимания правительств разных государств на опасность кадмия и общую токсичность сплава из-за этого. Как результат, производство украшений с кадмием в составе было остановлено. В России запрет на использование такого сплава был введен в 2000-ом году.

Советуем почитать: Как найти золото металлоискателем?

Отличить безопасное зеленое золото от токсичного несложно. Есть несколько способов определения. Безвредный состав имеет такие марки:

ЗлСрМ 585-300. Это желтое золото, которое имеет легкий зеленоватый оттенок.
ЗлСр 585-415. Металл имеет ярко выраженный зеленый оттенок.
ЗлСрМ 750-150. Материал отличается сочетанием желтого и зеленого цветов.
ЗлСр 750-250. Металл имеет слабый зеленый цвет.

Если вы планируете купить украшение с характерным зеленым оттенком, но нет паспорта с подробным описанием состава, лучше отказаться от приобретения драгоценности. В этом случае высока вероятность наличия опасных металлов в составе, что делает металл токсичным.

Обратите внимание! В СССР зеленое золото маркировали пробами, указанными выше, а также ставили клеймо ЗлСрМ 583-300 и ЗлСр 583-417. Но сегодня не производят золото 583-ей пробы, поэтому подобные маркировки не используют больше.

Итак, зеленое золото – драгоценный металл, который может быть токсичным или безвредным в зависимости от используемых для придания сплаву зеленого оттенка примесей. Применение кадмия, который является опасным, в настоящее время запрещено практически во всех странах. Исключение – единичные государства Европейского Союза, где продолжают вводить кадмий в состав золотого сплава.

Медь неустойчива в таких средах:

– сера, сероводород, некоторые другие соединения серы;

– окислительные кислоты, аэрированные неокислительные (также угольная), горячий, холодный концентрат H2SO4,

– растворы окислительных солей тяжелых металлов (Fe2(SO4)3, FeCl3);

– аэрированных водах, водных растворах быстро движущихся, агрессивных водах (с низким содержанием ионов магния, кальция, высоким – кислорода, углекислого газа);

– амины, NH4OH (содержащим кислород).

Медь позеленела, как почистить?

Покупательница просит совета (украшения не мои):

“Как избавиться от запаха окислившегося металла – у меня несколько украшений окислилось. Есть старая цепочка, ещё годов 70-х – полоски металла накручены между собой – медь чем-то покрытая – зеленеет, красивая, но когда ношу – чувствую запах металла – доводит до тошноты”

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:

Структура поверхности: закаленные детали окисляются с большей скоростью.
Загрязненность изделия: поверхности, покрытые маслом, при длительном нагреве обугливаются, что приводит к возникновению сажи. По этой причине образуется неровная и тонкая оксидная пленка.
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.
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).

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:

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.
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.
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:

Для изделий, подвергающимся деформациям или ударным нагрузкам, нужно использовать высокотемпературный отпуск: до 700 °C.
Для легких клинков используется среднетемпературный отпуск: до 500 °C.
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.

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.

Как часто вы сталкивались с такой проблемой: нужна сварка, но вы не знаете какой металл перед вами и, соответственно, трудно определиться с маркой электрода, или присадочного прутка? Возможно, необходимость отличить металл возникала у вас и по другому поводу.

Каким образом можно узнать, какой металл перед вами, какова его марка не прибегая к специальным исследованиям, таким как спектральный анализ, или анализ на углерод и т.д.?

Отличить цветной металл от черного не составит труда даже человеку не посвященному в тонкости металлургической науки. Самый простой способ, к которому можно прибегнуть, это визуальный осмотр.

Черный металл при резке, или зачистке имеет серебристо- светлый цвет, однако, очень быстро окисляется на воздухе Окисел имеет тусклый серый оттенок. Металл хорошо берется магнитом и сильно корродирует, то есть покрывается слоем рыжей ржачины.

Алюминий и сплавы на его основе — при свежем резе светлый блестящий металл, магнитом не берется, окисляясь приобретает матовость. Чистый алюминий — белесого цвета, окисленная поверхность визуально воспринимается как белый налет.

Медь имеет красный оттенок, сильно темнеет на воздухе с образованием зеленого налета. Магнитом не берется. При сгорании окрашивает пламя в зеленый.

Бронза — это сплав с медью — имеет желтый оттенок, окисляется слабо и не магнитится.

Латунь — это сплав меди с цинком, практически тоже самое, что и бронза, только окисляется сильнее.

Коррозионностойкая сталь ( нержавейка) без цвета, иногда с сероватым оттенком, магнитом может браться нагартованная нерж, отожженная нержавейка не магнитится.

Магний — металл с белым серебристым оттенком, не магнитится. Сгорает ярким белым пламенем, при вдыхании появляется сладковатый привкус.

Различные химические элементы, высеченные абразивным, или иным кругом, на воздухе сгорают каждый своим неповторимым способом. При порезке, или заточке можно определить металл более точно по цвету и форме искры и количеству «звезд».

Известно, что низкоуглеродистые стали в зависимости от типа добавленного в плавку раскислителя различают на: кипящие, спокойные, полуспокойные.

Кипящая сталь оставляет немногочисленные длинные искры, окрашенные в оранжевый цвет. При содержании большого количества углерода (высокоуглеродистые) из-под круга вылетает пучок многочисленных светлых искр, с «звездами» на конце. С увеличением процентного содержания углерода увеличивается яркость и «звезд» становится больше.

Инструментальная сталь (быстрорез) дает пучок ломаных коротких искр.

При наличии опыта можно научиться определять количество углерода с точностью до десятой доли процента. Однако, практически невозможно отличить сталь высококачественную от обычной, так как процент содержания вредных примесей, таких как сера и фосфор, как в одном, так и в другом случае очень мал и он никак не влияют на форму, цвет, размеры искры и т.д. Кроме того, обратите внимание на то, что ст. 20 и Ст.3, Ст.4 содержат одинаковое количество углерода и, соответственно, визуально вы не увидите никакой разницы в характере сгорания.

Безошибочно можно определить присутствие вольфрама в стали, если его более 3-4% искра окрашивается в темный бордовый цвет и это главный признак того, что сталь не углеродистая.

Чугун (сплав железа с углеродом от 2,14%) окрашивает искру в красный, здесь не ошибешься.

При ударе титана о сталь высекается яркая белесая искра.

Нержавейка дает похожую картину, однако, яркость у искры у нее меньше и ее труднее получить.

Подтвердить марку материала могут дополнительные исследования. Если взять стальную болванку и надрезать ее на 25% ее толщины, а потом ударить по ней кувалдой, то получится излом, изучив характер которого также можно сделать выводы.

Быстрорез, или рапид (Р18, Р9 и прочие) вследствие своей высокой твердости ломается хрупко и излом имеет мелкозернистый с темным окрасом. Углеродистая сталь напротив, имеет светлый с крупным зерном излом. Сопоставив данные по виду поверхности, по которой произошло разрушение, с результатами по искрам можно с большой долей уверенности говорить о правильности определения марки материала.

Если же, несмотря на все проведенные испытания вас по прежнему одолевают сомнения, то при наличии закалочной печи, вы можете провести следующий эксперимент, основанный на разной способности сталей к закалке.

Итак, сталь с содержанием углерода до 0,25% (Ст.3-Ст.20) после нагрева до Т= 900 градусов, некоторой выдержки и последующего резкого охлаждения в воде остается такой же мягкой и пластичной, каковой была до термообработки и хорошо спиливается напильником (хорошо бы иметь в хозяйстве набор тарированных напильников с различной твердостью). Углеродистую сталь с содержанием до 1,3%С легко можно отличить от низколегированной стали после закалки на масло. Первые после такой процедуры отлично пилятся напильником, а вторые (легированные) приобретают настолько высокую твердость, что напильник по ним скользит (в частности, имеются в виду хорошо свариваемые марки 9ХС, ХВГ).
Ст.40 и Ст.50 от Ст.40Х и Ст.50Х очень трудно отличить друг от друга по искре, зато после закалки ст.40Х приобретает большую твердость и напильник по такой стали скользит и не спиливает ее, а Ст.40 остается мягкой и податливой. Напильник, как средство для определения твердости, используется в случае отсутствия других средств измерения (твердомер Роквелл, или Супер-Роквелл с алмазным индентором, или ультразвуковой твердомер, основанный на явлении ультразвукового контактного импеданса).
Следует отметить, что большинство сталей после закалки имеет обезуглероженный слой (этот слой, соответственно, имеет низкую твердость) и его необходимо снять для получения корректных данных.
Если стоит вопрос различить стали по типу изготовления, поверхность гарячекатанной стали всегда покрыта налетом окалины, а холоднотянутая имеет чистую, блестящую, ничем не загрязненную поверхность.

Итак, для определения марки материала вы можете прибегнуть к одному из предложенных вариантов:

визуальный осмотр,
высекание искры,
изучение излома,
закалка и проверка напильником.

Если исследовать образец материала всеми этими способами и сопоставить результаты, то можно говорить о стопроцентной точности определения марки материала. Также все эти варианты можно использовать как дополнительные исследования при проведении спектрального анализа.

Дополнительные сведения

Ст.12Х18Н9 (AISI 304) дает короткую искру, окрашенную в светло-желтый цвет с несколькими красными точками, возникающими время от времени. В месте прикосновения абразива и на кончиках разветвления искровой пучок имеет красно -желтый окрас.

Ст.Х12Ф1 — желтая, короткая искра, множественные «звезды», концы удлинены в линии. В месте касания абразива красно-желтый окрас. Отдельные красные точки по всему пучку.

Ст.12Х13 — светло-желтая короткая искра с ответвлениями.

Рауш эффект – понятие, условия возникновения и классификация отложений

Вы только что смонтировали абсолютно новую и чистую систему водоподготовки из нержавеющей стали. Вы запускаете процесс, будучи уверенными, что ваши проблемы с загрязнением прошли. Но через несколько месяцев в пробе воды появилось красное желатиновое вещество в колбе для пробы. Вы открываете систему, и на резервуаре появился красноватый налет по всей внутренней поверхности. Вы открываете насос, рабочая часть также красного цвета и улитка красного цвета. Вы смотрите в теплообменник и видите везде красный налет. Форсунки высокого давления имеют красные полосы вокруг отверстий. Что пошло не так? Почему хорошая нержавеющая сталь становится красной?

Понятие рауш эффекта (ружинг)

Ружинг эффект на нержавеющей стали является результатом образования оксида, гидроксида или карбоната железа из внешних источников либо из-за разрушения пассивного слоя. Изменение цвета является результатом типа оксид / гидроксид / карбонат и изменений в воде гидратации, связанных с продуктами коррозии. Эти цвета варьируются от оранжевого, красного и даже черного.

Ярко-красные полосы на поверхности нержавеющей стали, как правило, являются результатом загрязнения железом в результате соприкосновения с углеродистой сталью, от ее сварки в непосредственной близости от нержавеющей стали, от загрязненных железом шлифовальных кругов или щеток из стальной проволоки.

В неочищенной воде изменение цвета может быть результатом окисления бикарбоната железа в воде с образованием коричневато-красных отложений. Это окисление также может происходить от добавления хлора или растворенного кислорода.

В системах с высокой степенью очистки воды ржавчина (Рауш Эффект) может быть трех типов:

Рауш Эффект класса I – происходящий из внешних источников, обычно из-за эрозии или кавитации поверхностей насоса;
Рауш Эффект класса II – происходящий от вызванной хлоридом коррозии поверхностей нержавеющей стали;
Рауш Эффект Класса III – синий или черный, встречается в высокотемпературных паровых системах.

При каких условиях возникает Рауш Эффект

Это явление может возникать в чистой воде, сверхчистой воде, паре, очищенной питьевой воде или необработанной технической воде. Основным фактором возникновения ружинг эффекта явлется загрязнение железом.

Загрязнение железом

Перетаскивание или волочение нержавеющей стали по поверхности углеродистой стали (или наоборот) приводит к попаданию частиц железа на поверхность нержавейки, что неминуемо приведет к ржавчине при вводе в эксплуатацию. Приварка временных скоб из углеродистой стали к нержавеющей стали, а затем шлифовка сварных швов приводит к образованию области с низким содержанием хрома, которая также будет ржаветь при эксплуатации. Использование проволочных щеток из углеродистой стали или шлифовальных кругов, загрязненных углеродистой сталью, приведет к ржавчине.

Механизм образования красной ржавчины прост:

Железо + вода = ржавчина

Лучшая профилактика образования ржавчины – это здравый смысл:

Всегда покрывайте все поверхности из углеродистой стали деревом, пластиком или картоном, чтобы предотвратить контакт с нержавеющей сталью;
Никогда не приваривайте углеродистую сталь к нержавеющей стали;
Всегда используйте щетки из нержавеющей стали и специальные шлифовальные круги "только из нержавеющей стали";
Всегда проводите химическое травление и пассивацию нержавеющей стали специальными растворами перед вводом в эксплуатацию.

Ржавчина может привести к щелевой коррозии или питтинговой (точечной) коррозии нержавеющей стали под слоем оксида красного цвета, поэтому ее необходимо своевременно удалять. Вот почему пассивация необходима не только для увеличения отношения хрома к железу на поверхности, но и для удаления любого загрязнения железом.

Обработанные и неочищенные воды

"Покраснеть" может оборудование как при использовании очищенной, так и неочищенной, даже смягченной воды. В первую очередь, причиной является то, что в воде находится бикарбонат железа. Смягчение не удаляет анионы, такие как карбонат, бикарбонат, сульфаты, хлориды и т. д., а только обменивает катионы, такие как кальций и магний, на натрий или калий. В отличие от карбоната железа, бикарбонат железа полностью растворим, но при этом легко окисляется до карбоната железа. Карбонат железа не растворим и имеет красновато-коричневый цвет. Может растворяться в сильных кислотах.

Подготовленная или питьевая вода обычно очищается для удаления взвешенных частиц, фильтруется для удаления мелких частиц и дезинфицируется хлором или диоксидом хлора для уничтожения большинства бактерий. Этот процесс практически не влияет на ион бикарбоната, если он находится в равновесии с трубами из углеродистой стали, и в среде низкое содержание кислорода. Как только вода попадает в инертную среду, такую как нержавеющая сталь или фарфор, бикарбонат начинает окисляться:

2Fe (HCO3) 2 + Ca (HCO3) 2 + Cl2 -> 2Fe (OH) 3 + CaCl2 + 6CO2

2Fe (OH) 3 -> Fe2O3 .H2O + 2H2O

Оксид железа Fe2O3 .H2O имеет красный цвет, а когда он встречается в природе, его называют гематитом. В необработанной воде химическая реакция аналогична, за исключением того, что хлора нет, а растворенный в воде кислород является активным веществом:

6Fe (HCO3) 2 + O2 -> 2Fe2 (CO3) 3 + 2Fe (OH) 2 + 4H2O + 6CO2

4Fe (OH) 2 + O2 -> 2Fe2O3 .H2O + 2H2O

Карбонат железа будет выпадать в осадок, а гидроксид железа образует гелеобразное соединение, которое осаждается в виде оксида железа. Есть небольшая разница в цвете, потому что железный гидроксид желтый. В больших резервуарах самые красные отложения обычно находятся наверху и уменьшаются в направлении дна. Нередко дно большого резервуара бывает относительно чистым.

Очищенная и высокоочищенная вода

Очищенная и высокоочищенная вода обычно используются в отраслях промышленности, где примеси могут оказывать вредное воздействие: в фармацевтическом, косметическом или полупроводниковом производстве. В фармацевтической промышленности это называется вода для инъекций (WFI). Типичные обработки включают фильтрацию, смягчение, анионный и катионный ионный обмен, обратный осмос, ультрафиолет и иногда озонирование. Дистилляция может быть использована в качестве окончательной очистки. В результате получается вода с крайне низкой проводимостью.

Нержавеющая сталь марки 316L является обычным материалом оборудования, емкостей и трубопроводов в этих промышленностях. Некоторые из этих систем остаются чистыми, но другие начинают подвергаться появлению красного налета (Рауш Эффект). Даже электрополированные системы со средней шероховатостью поверхности менее 10 микродюймов (

Классификация отложений при Рауш эффекте

Секции нержавеющих труб с красным налетом были получены из ряда различных систем чистой воды и пара. Красные хлопьеобразные осадки были исследованы с использованием:

Рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) – позволяет послойно анализировать отложения хлопьев и идентифицировать молекулярные частицы;
Энергодисперсионной спектроскопии (EDS) – позволяет проводить точечный анализ поверхностных аномалий;
Сканирующей электронной микроскопии (SEM) – позволяет визуально исследовать поверхность.

Эта работа позволила классифицировать отложения в чистой и высокоочищенной воде и паре как отложения класса I, II и III в зависимости от механизма формирования.

Отложения класса I (Рауш эффект класса I)

Отложения класса I происходят от влияния из внешнего источника. Частицы хлопьев осаждаются на поверхностях из нержавеющей стали, и на ранних стадиях осаждения могут быть легко вытерты ветошью. Состав поверхности пассивного слоя нержавеющей стали под отложением ржавчины не отличается от состава первоначально установленной системы. Частицы отложений обычно имеют тот же состав, что и материал, из которого они получены. Концентрация отложений самая интенсивная вблизи источника и уменьшается по мере удаления от источника. Цвет отложений может изменяться с расстоянием от источника, от оранжевого до красно-оранжевого возле источника и от пурпурного на некотором расстоянии. Цвет зависит от присутствия различных оксидов и гидроксидов железа. Оранжевый оксид является самым низко валентным состоянием для гидроксида железа и образуется, когда присутствуют и кислород, и вода:

2Fe0 + 2H2O -> 2FeO (OH) + H2

2FeO (OH) -> Fe2O3.H2O

Внешние отложения могут исходить из ряда источников. Наиболее очевидной является использование углеродистой стали в системе, включая рулевые тяги, болты, гайки, ключи, скобы и т.д. Чем больше источник, тем больше будет отложений.

Насосы – главные подозреваемые в образовании вредных частиц в абсолютно "чистых" системах.
По-видимому, причиной эффекта рауш, вызванного насосом, являются два механизма:

Кавитация обычно является результатом недостаточной подачи воды в насос, неправильного выбора насоса, работы или чрезмерного дросселирования во время работы. Пузырьки ударяются о поверхность насоса и взрываются, в результате чего возникает ударная волна, которая удаляет мелкие частицы нержавеющей стали. Как только частица высвобождается в потоке воды, она в конечном итоге присоединяется к трубопроводу из нержавеющей стали за счет электростатического притяжения. Поскольку поверхность частицы не пассивирована, она немедленно начинает окисляться и краснеть.

Каждый материал имеет критическую скорость, выше которой ускоряется эрозия. Для низколегированных аустенитных нержавеющих сталей эта критическая скорость составляет около 100 в секунду. Скорость эрозии будет зависеть от температуры. Нержавеющая сталь типа 304, по-видимому, имеет постоянную скорость эрозии до 600°F (300°C), а затем быстро увеличивается. Конкретные данные по чистоте воды для различных сплавов отсутствуют.

Похоже, что металлургическое состояние рабочей крыльчатки влияет на скорость удаления металла. Когда аустенитное семейство нержавеющей стали затвердевает из сплава, присутствуют две металлургические фазы: аустенит и дельта-феррит. Образование дельта-феррита зависит от состава сплава, и, если оно составляет менее 8%, его можно растворить путем термической обработки. Литые рабочие крыльчатки обычно имеют высокий дельта-феррит из-за более высокого содержания кремния, добавляемого для обеспечения текучести стали во время литья. Это означает, что термическая обработка может не растворить весь дельта-феррит. Причина, по которой дельта-феррит является проблемой, заключается в том, что он разрушается легче, чем аустенит, и содержит больше железа. Эрозионная поверхность литой рабочей крыльчатки показана на рисунке.

Отложения класса II (Рауш эффект класса II)

Этот класс отложений возникает, когда присутствуют хлориды или другие галогениды. По причине коррозии формируется на поверхности нержавеющей стали в местах, где нарушен пассивный слой. Чаще встречается на технологических линиях, не прошедших процедуру химической пассивации после монтажа, и механически отполированных поверхностях. Когда анализируются изделия с этим классом отложений, на них обычно присутствуют хлориды или другие галогениды. Отложения II класса, в отличие от I класса, невозможно удалить просто протирая ветошью, в данном случае поможет лишь шлифовка или полировка, но лучше всего для удаления использовать кислотные растворы. Наша компания использует для обработки специализированные растворы для обработки и восстановления нержавеющей стали, но, если присутствуют хлориды, поверхность снова станет красной.

Отложения II класса образуются в реакции, состоящей из двух стадий:

Cr2O3 + 6Cl- + 6H2O -> 2CrCl3 (водный) + 6OH-

2Fe + 4H2O -> 2FeO (OH) + 3H2

Эта реакция является самосохраняющейся реакцией хлорида с хромом с образованием хлорноватистой кислоты в качестве побочного продукта и хлорноватистой кислоты, окисляющей железо и образующей больше хлорида.

Отложения класса III (Рауш эффект класса III)

Этот тип отложений – черный, а не красный, и образуется в присутствии пара высокой температуры. При начальном формировании цвет отложений – синий, затем становится черным, поскольку слой растет до предельной толщины, которая предотвращает дальнейшую диффузию кислорода. Данный тип отложений может присутствовать в паровых системах высокой чистоты, которые работают при повышенных температурах. На электрополированной нержавеющей стали внешний вид глянцевый черный, а на оборудовании непрошедшем химическую пассивацию и при этом механически полированном может быть порошкообразным черным. Анализ с использованием XPS показывает, что эта пленка представляет собой сесквиоксид железа, обычно называемый магнетитом. Он не может быть удален простой очисткой, его необходимо удалять химическим путем или шлифовкой. Если отложения черные, то их вообще не обязательно подвергать какой-либо обработке и можно просто оставить в покое, так как они достаточно устойчивы. Порошкообразная черная пленка может отслоиться и, возможно, в этом случае стоит задуматься об очистке. После химической очистки данного типа отложений, внутренняя поверхность оборудования должна быть подвержена химической пассивации. Как только система вернется в строй, она скорее всего снова почернеет, но не будет образовывать порошковую черную пленку.

Этот тип отложений является высокотемпературным продуктом реакции пара с железом в магнетите, образующим нержавеющую сталь. Реакция происходит в два этапа:

3Fe0 + H2O -> FeO + Fe2O3 + H2

FeO + Fe2O3 -> Fe3O4

Некоторая часть оксида железа может быть заменена оксидом никеля, но сесквиоксид железа будет контролировать цвет пленки.

Оставьте заявку, чтобы бесплатно получить быстрый расчет стоимости интересующей Вас услуги. Менеджеры ответят на любой Ваш вопрос!

Читайте также: