Kleurenkaart staaltemperatuur: Een complete vergelijking

De kleurtemperatuur van staal hangt nauw samen met het verwarmingsproces. Bij kamertemperatuur straalt staal geen licht uit. Wanneer het echter tot een bepaalde temperatuur wordt verhit, begint het te gloeien en straalt het aanvankelijk rood licht uit. Naarmate de temperatuur verder stijgt, verandert de kleur van het staal geleidelijk van rood naar oranje en vervolgens naar geel.

Dit proces komt overeen met het concept van zwartlichaamsstraling, waarbij de kleurtemperatuur wordt gedefinieerd op basis van zwartlichaamsstraling, waarbij oranje-geel een lagere kleurtemperatuur heeft en blauw een hogere.

Specifiek voor staal geldt dat wanneer de kleurtemperatuur 3200K bereikt, de kleur van het licht relatief dicht bij rood ligt, wat de kleur van ijzer is wanneer het tot meer dan duizend graden wordt verhit.

Als het verwarmen doorgaat, wordt de gloed helderder en komt de kleur dichter bij wit.

Dit geeft aan dat door het verhittingsproces te regelen een kleurverandering van rood naar bijna wit kan worden bereikt.

• Rond 600 graden Celsius begint een lichte rode kleur te verschijnen.
• Bij 700 graden Celsius wordt het lichtoranje.
• Bij 800 graden Celsius wordt het rood
• Bij 900 graden Celsius wordt het geelachtig rood.
• Bij 1000 graden Celsius wordt het witachtig rood.

Dit is geen nauwkeurige methode en kan variëren afhankelijk van het type staal dat wordt gebruikt. Deze kleuren zijn alleen van toepassing op bepaalde soorten staal (waarschijnlijk koolstofstaal). De kleur van de vlam kan anders zijn voor verschillende soorten metalen bij dezelfde temperatuur.

De relatie tussen de verwarmingstemperatuur van staal en de kleur:

In 1893 bestudeerde Wien het verband tussen de maximale golflengte λmax en de temperatuur T, die als volgt is λ_maxT=2898μ_m-K.

Daarom kan de temperatuur worden beoordeeld op basis van de kleur van de vlam (d.w.z. de golflengte van het licht).

Uit empirische observatie blijkt dat donkerrood 600°C aangeeft, rood 900°C, oranjegeel 1100°C, geel 1300°C, lichtgeel 1400°C, geelwit 1500°C en helderwit (met een vleugje geel) 1600°C.

Er is een soort temperatuurgevoelig papier ontwikkeld door Nichiyu Giken Kogyo Co., Ltd. dat op het verhitte metaal geplaatst kan worden om de temperatuurveranderingen in verschillende kleuren weer te geven.

Door de kleurveranderingen van het papier op verschillende delen van het metaal te observeren, kan men hun respectievelijke temperaturen bepalen en deze vastleggen om een kleurenkaart te maken voor verder gebruik.

De relatie tussen de Kleur van staal Verwarming en temperatuur

De relatie tussen de ontlaatkleur en de temperatuur van koolstofstaal.

Dit lijkt veel ervaring te vereisen, omdat de temperaturen overdag en 's nachts kunnen verschillen. De thermometer is niet altijd gemakkelijk te gebruiken en is niet altijd even nauwkeurig.

Er kunnen ook verschillen zijn tussen de temperatuur van de vlam en de temperatuur van het object dat wordt gemeten.

Hoe meet je nauwkeurig de kleurtemperatuur van staal?

Er zijn verschillende methoden om de kleurtemperatuur van staal nauwkeurig te meten:

1. Kleurtemperatuurmeter:

Een kleurtemperatuurmeter is een instrument dat specifiek wordt gebruikt om de kleurtemperatuur van een lichtbron te meten. Het gebruik is vergelijkbaar met een lichtmeter, voornamelijk door de meetsonde op het te meten object te plaatsen. Deze methode is geschikt voor het direct meten van de intensiteit van alle golflengtes licht die door de lichtbron worden uitgezonden, om zo de kleurtemperatuurwaarde te verkrijgen.

2. Spectrale analyse:

Spectrale analyse meet de kleurtemperatuur door direct de intensiteit te meten van alle golflengtes licht die door de lichtbron worden uitgezonden. Deze methode kan meer gedetailleerde spectrale informatie geven, waardoor de kleurtemperatuur van staal nauwkeuriger kan worden bepaald.

3. Colorimeter:

Een colorimeter is een ander instrument dat specifiek wordt gebruikt om de kleurtemperatuur van een lichtbron te meten, waaronder een filtertype en een kristaltype. De filter-type colorimeter meet de kleurtemperatuur door licht van een specifieke golflengte te filteren, terwijl de kristal-type colorimeter de kleurtemperatuur bepaalt door de reactie van het kristal op licht van een andere golflengte te meten.

Nauwkeurige meting van de kleurtemperatuur van staal kan worden uitgevoerd met een kleurtemperatuurmeter, spectrale analyse of een colorimeter. De keuze van de methode hangt af van de specifieke meetvereisten en de beschikbare middelen. Als je bijvoorbeeld snel resultaten nodig hebt en de nauwkeurigheidseisen niet erg hoog zijn, kun je kiezen voor een kleurtemperatuurmeter; als je meer gedetailleerde spectrale informatie nodig hebt voor een diepgaande analyse, is spectrale analyse wellicht geschikter; en als je zeer hoge eisen stelt aan de nauwkeurigheid van de meetresultaten, kun je overwegen een colorimeter te gebruiken voor een nauwkeurige meting.

Wat zijn de gedetailleerde veranderingen in de lichtgevende eigenschappen van staal bij verschillende temperaturen?

De gedetailleerde veranderingen in de luminescentie-eigenschappen van staal bij verschillende temperaturen kunnen vanuit verschillende aspecten worden begrepen. Ten eerste, wanneer het metaal een bepaalde temperatuur bereikt, wordt de beweging van de interne deeltjes gewelddadig, waardoor fotonen de minimale frequentie van zichtbaar licht bereiken en rode luminescentie produceren. Dit geeft aan dat staal bij lagere temperaturen mogelijk niet gloeit of dat de lichtintensiteit zwak is, omdat de verandering in elektronenenergieniveaus niet genoeg is om zichtbaar licht te produceren.

Naarmate de temperatuur stijgt, zal de luminescentie-intensiteit van de fosfor afnemen als gevolg van het thermische doven. Dit fenomeen is voornamelijk te wijten aan het feit dat door de temperatuurstijging de trilling van het matrixrooster intenser wordt, waardoor de elektro-akoestische interactie en de waarschijnlijkheid van niet-radiatieve transitie toenemen en de lichtintensiteit afneemt. Hoewel hier fosforen worden genoemd, is dit principe ook van toepassing op metalen materialen zoals staal en kan een afname van de luminescentie-intensiteit worden waargenomen bij hoge temperaturen.

Vanuit het perspectief van luminescentiestudies hebben veranderingen in temperatuur bovendien een significante invloed op de koelefficiëntie en deze invloed heeft een kubische relatie met de temperatuur. Dit betekent dat als de temperatuur afneemt, het verschil tussen de optimale excitatielichtfrequentie en de middenfrequentie van de niet-uniforme lijnvorm toeneemt en een maximum bereikt bij lagere temperaturen. Dit geeft aan dat onder lage temperatuuromstandigheden de luminescentie-eigenschappen van staal kunnen variëren door excitatie bij specifieke frequenties, vooral bij lage temperaturen, waar het gemakkelijker kan zijn om de luminescentie bij specifieke golflengten waar te nemen.

De lichtgevende eigenschappen van staal veranderen bij verschillende temperaturen als volgt: bij lagere temperaturen, als gevolg van de onvoldoende verandering in elektronenenergieniveaus om zichtbaar licht te produceren, kan het zijn dat staal niet gloeit of dat de lichtintensiteit zwak is; naarmate de temperatuur stijgt, als gevolg van de intensivering van de roostertrillingen en de toename van de elektro-akoestische interactie, kan de intensiteit van de luminescentie van staal afnemen; en bij lage temperaturen kan excitatie bij specifieke frequenties ervoor zorgen dat staal verschillende luminescentie-eigenschappen vertoont, vooral bij lage temperaturen, waar het gemakkelijker kan zijn om de luminescentie bij specifieke golflengten waar te nemen.

Wat is het verband tussen de kleurtemperatuur en de blackbodystralingstheorie tijdens het verhittingsproces van staal?

De relatie tussen kleurtemperatuur en blackbodystralingstheorie tijdens het verhittingsproces van staal kan worden verklaard vanuit de volgende aspecten:

Definitie van kleurtemperatuur: Kleurtemperatuur is een schaal die de kleur van een lichtbron meet, en de eenheid ervan is Kelvin. Deze wordt bepaald door de kleur van de lichtbron te vergelijken met een theoretisch thermisch stralend blackbody. De Kelvintemperatuur waarbij het thermisch stralende blackbody overeenkomt met de kleur van de lichtbron is de kleurtemperatuur van die bron.

Blackbody stralingstheorie: Een blackbody is een geïdealiseerd object dat alle stralingsenergie die erop valt zonder verlies kan absorberen en energie kan uitstralen in de vorm van elektromagnetische golven. De wet van Planck beschrijft de theoretische verdeling van golflengten in blackbodystraling, dat wil zeggen dat als de temperatuur verandert, de kleur van het licht ook verandert.

De kleurtemperatuur verandert tijdens het verhittingsproces van staal: Tijdens het verhittingsproces van ijzer wordt het zwarte ijzer geleidelijk rood. Dit komt doordat bij stijgende temperatuur het blackbody alle zichtbare lichtgolven in het spectrum kan uitzenden, waardoor de kleur verandert. Dit proces is een voorbeeld van de blackbodytheorie en illustreert het verband tussen kleurtemperatuur en temperatuurveranderingen tijdens het verhittingsproces van een voorwerp.

Hoe kiezen we in praktische toepassingen het juiste staalmateriaal op basis van kleurtemperatuur?

In praktische toepassingen vereist de selectie van geschikte staalmaterialen op basis van kleurtemperatuur de overweging van meerdere factoren. Bij het ontwerp van straatverlichting bijvoorbeeld, kan de keuze van stalen materialen met een geschikte kleurtemperatuur de effectiviteit van de wegverlichting verbeteren, waardoor de wegen veiliger en gemakkelijker begaanbaar worden. Als het staal dat in de straatverlichting wordt gebruikt een hoge kleurtemperatuur heeft (koele tinten), kan het een duidelijker gezichtsveld bieden, maar tegelijkertijd de warmte van de nachtelijke omgeving verminderen. Daarentegen kan staal met een lage kleurtemperatuur (warme tinten) de warmte van de omgeving verhogen, maar het zicht aantasten.

Bovendien is de keuze van de thermovormtemperatuur cruciaal om de kwaliteit van de gevormde onderdelen te garanderen. Verschillende staalmaterialen hebben verschillende temperatuur-mechanische eigenschappen, wat betekent dat de fysieke toestand van het staal verandert tijdens het verhittingsproces, wat de uiteindelijke vorm en kwaliteit beïnvloedt. Daarom is het bij het kiezen van stalen materialen ook nodig om rekening te houden met de warmtebehandelingsvereisten tijdens de verwerking om ervoor te zorgen dat het materiaal kan voldoen aan specifieke toepassingseisen zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties.

Bij het selecteren van geschikte staalmaterialen op basis van kleurtemperatuur is het belangrijk om rekening te houden met de visuele effecten van het materiaal, de fysische en chemische eigenschappen en de warmtebehandelingsvereisten tijdens de verwerking. Door deze factoren zorgvuldig te evalueren, kan men het staalmateriaal kiezen dat het beste past bij de specifieke toepassingseisen.

Wat zijn enkele specifieke voorbeelden van de invloed van staalkleurtemperatuur op productprestaties?

De invloed van de temperatuur van de staalkleur op de productprestaties komt voornamelijk tot uiting in de volgende aspecten:

1. Warmtebehandelingsproces van gietstaal:

De kleur van gietstaal verandert niet bij lage temperaturen, maar wanneer het wordt verhit tot ongeveer 600℃ en hoger, verschijnt er een lichte donkerrode kleur. Naarmate de temperatuur stijgt, verandert de kleur van het gietstaal geleidelijk. Hieruit blijkt dat de verandering van de kleurtemperatuur van het staal verband houdt met de verandering van de prestaties tijdens het warmtebehandelingsproces en dat de kleurverandering indirect de veranderingen in de interne structuur en prestaties van het materiaal weerspiegelt.

2. Veranderingen in de sterkte en plasticiteit van staal:

Een verhoging van de temperatuur leidt tot een vermindering van de sterkte van staal en een toename van de vervorming. Vooral in de buurt van 250℃ neemt de treksterkte van staal toe, maar de plasticiteit en taaiheid nemen af, terwijl er een blauw brosheidsfenomeen optreedt, dat wil zeggen dat de oxidelaag blauw wordt. Dit fenomeen laat zien dat de kleurtemperatuurverandering van staal bij een bepaalde temperatuur (zoals de kleurverandering van de oxidelaag) nauw samenhangt met de veranderingen in mechanische prestaties, met name de veranderingen in treksterkte, plasticiteit en taaiheid.