Vous êtes-vous déjà émerveillé devant les couleurs fascinantes de l'acier chauffé ? Les rouges, oranges et jaunes éclatants racontent une histoire fascinante sur la température. Dans cet article, nous allons explorer la science qui sous-tend les changements de couleur de l'acier pendant le chauffage, en nous appuyant sur l'expertise de métallurgistes expérimentés. Découvrez comment la compréhension de ces relations couleur-température peut vous aider à maîtriser les processus de traitement thermique et à produire des composants en acier de haute qualité. Préparez-vous à voir l'acier sous un nouveau jour !
La température de couleur de l'acier est étroitement liée au processus de chauffage. À température ambiante, l'acier n'émet pas de lumière. Cependant, lorsqu'il est chauffé à une certaine température, il commence à briller, émettant d'abord une lumière rouge. À mesure que la température augmente, la couleur de l'acier passe progressivement du rouge à l'orange, puis au jaune.
Ce processus s'aligne sur le concept de rayonnement du corps noir, où la température de couleur est définie sur la base du rayonnement du corps noir, le jaune-orange ayant une température de couleur plus basse et le bleu une température de couleur plus élevée.
En ce qui concerne l'acier, lorsque sa température de couleur atteint 3200K, la couleur de la lumière est relativement proche du rouge, qui est la couleur du fer lorsqu'il est chauffé à plus de mille degrés.
Si le chauffage se poursuit, la lueur devient plus brillante et la couleur se rapproche du blanc.
Cela indique qu'en contrôlant le processus de chauffage, il est possible d'obtenir un changement de couleur du rouge au presque blanc.
Cette méthode n'est pas précise et peut varier en fonction du type d'acier utilisé. Ces couleurs ne s'appliquent qu'à certains types d'acier (probablement l'acier au carbone). La couleur de la flamme peut être différente selon le type d'acier utilisé. les types de métaux à la même température.
En 1893, Wien a étudié la relation entre la longueur d'onde maximale λmax et la température T, qui est la suivante λmaxT=2898μm-K.
Par conséquent, la température peut être évaluée sur la base de la couleur de la flamme (c'est-à-dire la longueur d'onde de la lumière).
L'observation empirique montre que le rouge foncé indique 600°C, le rouge indique 900°C, le jaune-orange indique 1100°C, le jaune indique 1300°C, le jaune clair indique 1400°C, le blanc-jaune indique 1500°C, et le blanc brillant (avec une pointe de jaune) indique 1600°C.
Il existe un type de papier sensible à la température développé par Nichiyu Giken Kogyo Co. Ltd. qui peut être placé sur le métal chauffé pour indiquer les changements de température par différentes couleurs.
En observant les changements de couleur du papier sur les différentes parties du métal, il est possible de déterminer leurs températures respectives et de les enregistrer en conséquence pour créer un nuancier qui sera utilisé ultérieurement.
La relation entre la Couleur de l'acier Chauffage et température
| Couleur feu | Température ℃ |
| Marron foncé | 520--580 |
| Rouge foncé | 580--650 |
| Cerise noire | 650--750 |
| Fleur de cerisier | 750--780 |
| Fleur de cerisier claire | 780--800 |
| Rouge clair | 800--830 |
| Jaune orangé avec une pointe de rouge | 830--850 |
| La lumière s'est desséchée | 880--1050 |
| Jaune | 1050--1150 |
| Jaune clair | 1150--1250 |
| Jaune-blanc | 1250--1300 |
| Blanc brillant | 1300--1350 |
La relation entre la couleur de trempe et la température de l'acier au carbone.
| Couleur tempérée | Température ℃ |
| Jaune clair | 200 |
| Jaune-blanc | 220 |
| Jaune d'or | 240 |
| Jaune-violet | 260 |
| Pourpre foncé | 280 |
| Bleu | 300 |
| Bleu foncé | 320 |
| Bleu-gris | 340 |
| Bleu-gris blanc clair | 370 |
| Noir-rouge | 400 |
| Noir | 460 |
| Noir foncé | 500 |
Cela semble demander beaucoup d'expérience, car les températures peuvent être différentes le jour et la nuit. Le thermomètre n'est pas toujours facile à utiliser et n'est pas toujours très précis.
Il peut également y avoir des différences entre la température de la flamme et la température de l'objet mesuré.
Il existe plusieurs méthodes pour mesurer avec précision la température de couleur de l'acier :
1. Mesureur de température de couleur :
Un thermocolorimètre est un outil spécifiquement utilisé pour mesurer la température de couleur d'une source lumineuse. Son utilisation est similaire à celle d'un posemètre, principalement en plaçant la sonde de mesure sur l'objet à mesurer. Cette méthode permet de mesurer directement l'intensité de toutes les longueurs d'onde de la lumière émise par la source lumineuse et d'obtenir ainsi la valeur de la température de couleur.
2. Analyse spectrale :
L'analyse spectrale mesure la température de couleur en mesurant directement l'intensité de toutes les longueurs d'onde de la lumière émise par la source lumineuse. Cette méthode peut fournir des informations spectrales plus détaillées, ce qui permet d'évaluer avec précision la température de couleur de l'acier.
3. Colorimètre :
Un colorimètre est un autre outil spécifiquement utilisé pour mesurer la température de couleur d'une source lumineuse, y compris le type de filtre et le type de cristal. Le colorimètre à filtre mesure la température de couleur en filtrant une lumière de longueur d'onde spécifique, tandis que le colorimètre à cristal détermine la température de couleur en mesurant la réponse du cristal à différentes longueurs d'onde de la lumière.
La mesure précise de la température de couleur de l'acier peut être réalisée à l'aide d'un colorimètre, d'une analyse spectrale ou d'un colorimètre. Le choix de la méthode dépend des exigences de mesure spécifiques et des ressources disponibles. Par exemple, si vous avez besoin d'obtenir des résultats rapidement et que l'exigence de précision n'est pas très élevée, vous pouvez choisir un colorimètre ; si des informations spectrales plus détaillées sont nécessaires pour une analyse approfondie, l'analyse spectrale peut être plus appropriée ; et si vous avez des exigences très élevées en matière de précision des résultats de la mesure, envisagez d'utiliser un colorimètre pour une mesure précise.
Les changements détaillés des propriétés luminescentes de l'acier à différentes températures peuvent être compris sous plusieurs aspects. Premièrement, lorsque le métal atteint une certaine température, le mouvement de ses particules internes devient violent, ce qui peut amener les photons à atteindre la fréquence minimale de la lumière visible, produisant ainsi une luminescence rouge. Cela signifie qu'à des températures plus basses, l'acier peut ne pas briller ou que l'intensité de la lumière peut être faible, car le changement des niveaux d'énergie des électrons n'est pas suffisant pour produire de la lumière visible.
À mesure que la température augmente, l'intensité de la luminescence du luminophore diminue en raison du phénomène d'extinction thermique. Ce phénomène est principalement dû au fait que l'augmentation de la température entraîne une intensification de la vibration du réseau de la matrice, ce qui renforce l'interaction électroacoustique et la probabilité d'une transition non radiative, réduisant ainsi l'intensité lumineuse. Bien que les luminophores soient mentionnés ici, ce principe s'applique également aux matériaux métalliques tels que l'acier, et une diminution de l'intensité de la luminescence peut être observée à des températures élevées.
En outre, du point de vue des études de luminescence, les changements de température ont un impact significatif sur l'efficacité de la réfrigération, et cet impact a une relation cubique avec la température. Cela signifie qu'à mesure que la température diminue, la différence entre la fréquence optimale de la lumière d'excitation et la fréquence centrale de la forme de ligne non uniforme augmente, atteignant un maximum à des températures plus basses. Cela indique que dans des conditions de basse température, les propriétés luminescentes de l'acier peuvent varier en raison de l'excitation à des fréquences spécifiques, en particulier à basse température, où il peut être plus facile d'observer la luminescence à des longueurs d'onde spécifiques.
Les propriétés luminescentes de l'acier changent à différentes températures comme suit : à basse température, en raison du changement insuffisant des niveaux d'énergie des électrons pour produire de la lumière visible, l'acier peut ne pas briller ou l'intensité de la lumière peut être faible ; à mesure que la température augmente, en raison de l'intensification des vibrations du réseau et de l'augmentation de l'interaction électroacoustique, l'intensité de la luminescence de l'acier peut diminuer ; et dans des conditions de basse température, l'excitation à des fréquences spécifiques peut amener l'acier à présenter des propriétés luminescentes différentes, en particulier à basse température, où il peut être plus facile d'observer la luminescence à des longueurs d'onde spécifiques.
La relation entre la température de couleur et la théorie du rayonnement du corps noir pendant le processus de chauffage de l'acier peut être expliquée de la manière suivante :
Définition de la température de couleur : La température de couleur est une échelle qui mesure la couleur d'une source lumineuse, et son unité est le Kelvin. Elle est déterminée en comparant la couleur de la source lumineuse à celle d'un corps noir théorique à rayonnement thermique. La température Kelvin à laquelle le corps noir à rayonnement thermique correspond à la couleur de la source lumineuse est la température de couleur de cette source.
Théorie du rayonnement du corps noir : Un corps noir est un objet idéalisé qui peut absorber toute l'énergie de rayonnement qui tombe sur lui sans perte et qui peut émettre de l'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques. La loi de Planck décrit la distribution théorique des longueurs d'onde dans le rayonnement du corps noir, c'est-à-dire que lorsque la température change, la couleur de la lumière change également.
La température de la couleur change au cours du processus de chauffage de l'acier : Au cours du processus de chauffage du fer, le fer noir devient progressivement rouge. En effet, lorsque la température augmente, le corps noir peut émettre toutes les ondes lumineuses visibles du spectre, ce qui entraîne un changement de couleur. Ce processus est un exemple de la théorie du corps noir, illustrant la relation entre la température de la couleur et les changements de température au cours du processus de chauffage d'un objet.
Dans les applications pratiques, la sélection de matériaux en acier appropriés en fonction de la température de couleur nécessite la prise en compte de multiples facteurs. Par exemple, dans la conception des lampadaires, le choix de matériaux en acier ayant une température de couleur appropriée peut améliorer l'efficacité de l'éclairage des routes, les rendant plus sûres et plus faciles à parcourir. Si l'acier utilisé dans les réverbères a une température de couleur élevée (tons froids), il peut offrir un champ de vision plus clair, mais en même temps, il peut réduire la chaleur de l'environnement nocturne. Au contraire, un acier à faible température de couleur (tons chauds) pourrait augmenter la chaleur de l'environnement, mais pourrait nuire à la visibilité.
En outre, le choix de la température de thermoformage est crucial pour garantir la qualité des pièces formées. Les différents matériaux d'acier ont des courbes température-propriétés mécaniques différentes, ce qui signifie que l'état physique de l'acier change au cours du processus de chauffage, affectant sa forme et sa qualité finales. Par conséquent, lors du choix des matériaux en acier, il est également nécessaire de prendre en compte les exigences en matière de traitement thermique au cours de la transformation, afin de s'assurer que le matériau peut répondre aux exigences spécifiques de l'application sans sacrifier les performances.
Lors de la sélection des matériaux d'acier appropriés en fonction de la température de couleur, il est important de tenir compte des effets visuels du matériau, de ses propriétés physiques et chimiques et des exigences en matière de traitement thermique au cours de sa transformation. En évaluant soigneusement ces facteurs, il est possible de choisir le matériau en acier qui répond le mieux aux exigences spécifiques de l'application.
L'impact de la température de la couleur de l'acier sur la performance du produit se reflète principalement dans les aspects suivants :
1. Processus de traitement thermique de l'acier pour moules :
La couleur de l'acier de moulage ne change pas à basse température, mais lorsqu'il est chauffé à environ 600℃ et plus, une légère couleur rouge foncé apparaît. À mesure que la température augmente, la couleur de l'acier de moulage change progressivement. Cela montre que le changement de température de la couleur de l'acier est lié au changement de performance pendant le processus de traitement thermique, et le changement de couleur reflète indirectement les changements dans la structure interne et la performance du matériau.
2. Changements dans la résistance et la plasticité de l'acier :
Une augmentation de la température entraîne une réduction de la résistance de l'acier et une augmentation de la déformation. Particulièrement près de 250℃, la résistance à la traction de l'acier augmente, mais la plasticité et la ténacité diminuent, tandis qu'un phénomène de fragilité bleue se produit, c'est-à-dire que le film d'oxyde devient bleu. Ce phénomène montre que le changement de température de la couleur de l'acier à une température spécifique (comme le changement de couleur du film d'oxyde) est étroitement lié à ses changements de performance mécanique, en particulier les changements de résistance à la traction, de plasticité et de ténacité.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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