Цвета побежалости металла

Экспериментальная мастерская Виктора Леонтьева. Разное из металловедения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приветствую вас, коллеги и господа мастеровые. Я расскажу о старинном методе измерения температуры стальных предметов по внешним признакам. Приборов для точного измерения температуры различных объектов в наше время существует предостаточно. Для измерения температур контактным методом используются термометры. А для контроля нагрева на расстоянии, то есть, бесконтактно, используются пирометры с различными конструкциями и техническими характеристиками.

И все же, занимающимся металлообработкой надо обязательно уметь определять температуру стальных изделий. Пусть приблизительно, но оперативно и без приборов.

Цвета побежалости

При нагревании некоторых металлосплавов до определенных температур окисные пленки на их поверхностях могут приобретать различные цвета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Такие цвета и их оттенки характерны для температур, вызвавших их появление, называют цветами побежалости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Более выразительно цвета побежалости проявляются на сталях: углеродистых, легированных и нержавеющих. Мы понаблюдаем за возникновением цветов побежалости при нагреве газовым пламенем листа из низкоуглеродистой стали. Обозначенное место на поверхности листа, под которым находится источник нагрева, я буду называть точкой нагревания. Заметно, что естественный цвет стали в точке нагревания изменился на светло желтый.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это означает, что температура материала в этом месте достигла примерно 205 С. По мере дальнейшего повышения температуры, светло желтая область от точки нагревания, как видно, отдалилась. А ее место приобрело темно желтый цвет, с присущей ему температурой 240 С. Пятно общего прогрева расширяется. Цвета побежалости выстраиваются вокруг точки нагревания в характерном порядке, указывая до какой температуры нагрелся материал, в занимаемой каждым из них области. При более плавном нагревании цветотемпературные области будут расширенными. Как на данном образце среднеуглеродистой стали, на котором их осмотр и продолжим. Если не принимать во внимание цветовые оттенки, наблюдаемые в очень узком расположении, насчитываются девять убедительно выраженных цветотемпературных областей, в число которых область с естественным цветом стали не входит. Далее, поочередно к каждой из девяти цветотемпературных областей будет подводиться шаблон, цвет и оттенок которого наиболее сходен с цветом этой области.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На шаблоне указан диапазон температур и среднее значение, которое присуще данному цвету побежалости на поверхности углеродистой стали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однажды появившись, цвета побежалости после охлаждения не исчезают. По их наличию можно, например, определить что деталь или инструмент эксплуатировались с некими нарушениями, что и привело к их перегреву. Цвета побежалости на легированных, нержавеющих и жаропрочных сталей такие же. Однако, они проявляются при более высоких температурах, значения которых зависят от содержания легирующих элементов.

Цвета каления

При продолжении нагревания на смену цветам побежалости приходят цвета каления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку каление представляет из себя свечение материала, объективная оценка самых темных его цветов, возможна только в темноте. А более светлых, как минимум, при затемнении. Первый, различимый глазом цвет каления красновато-коричневый, означающий, что температура каления в области его проявления находится в диапазоне 530 – 580 градусов по Цельсию. В отличие от цветов побежалости, цвета каления при охлаждении не сохраняются, а изменяются в обратном порядке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если на поверхности образовалась окалина, ее цвет возвращается к светло серому оттенку. При нагревании магнитных, железоуглеродистых сплавов выше 768 С их магнитные свойства исчезают. И появляются вновь, после охлаждения ниже этой температуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это явление можно использовать как дополнительное средство контроля температур. Цвета каления отражают температуру нагрева не только металлических тел, но и не металлических тоже. Например, изделий из керамики, графита и других.

Метод измерения температур по цветам побежалости и каления

Методом измерения температур по цветам побежалости и каления с давних времен успешно пользовались металлурги, кузнецы, термисты, а так же представители других профессий, включая станочников. Для измерения температуры этим методом, используются таблицы, в которых собраны шаблоны цветов побежалости и каления с описанием их оттенков и указанием значения температур, приводящих к появлению каждого из них.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Имеющие постоянную практику мастеровые и специалисты, таблицами, обычно не пользуются. Поскольку все цветовые оттенки и значения температур, связанные с их проявлениями, они знают на память. Когда же постоянной практики в этой области нет, полагаться на память, особенно на цветовую, пожалуй, не стоит. Путем визуального сравнения из той или иной таблицы, выбирается шаблон, цвет которого более похож на цвет контролируемой области объекта. Акцентирую ваше внимание на том, что при сравнении цветов шаблона и объекта, ожидать их полного, до идентичности совпадения, не следует.

Достаточно именно похожести их цветовых оттенков. И тогда можно считать, что температура равномерно прогретого объекта, находится в диапазоне значений, указанных на цветовом шаблоне.

Часто на поверхности объекта проявляются сразу два смежных цвета. Не сложно догадаться, что температура этого объекта находится между средними значениями температур, указанными на обоих шаблонах. В сравнении с приборными измерениями, точность этого метода, конечно, меньшая. И все же, во многих случаях применения, например, при выполнении не особо ответственной закалки или отпуска, точности цветового метода вполне хватает. Что же касается обработки резанием, когда по цветам побежалости на движущейся стружке контролируется расстояние режущей кромки, причем, в разных ее точках, замены этому старому методу, пожалуй, не найти. Таблиц с цветами побежалости и каления в литературе и интернете опубликовано достаточно. Их интерпретации отличаются по форме и по содержанию, к сожалению, тоже. В отличие от большинства из них цвета, используемые в этом видео уроке шаблонов, выверены с помощью компьютера по реальным цветам каления и по цветам побежалости углеродистых сталей. Указанные на шаблонах названия цветовых оттенков условные. А их точная идентификация осуществима по указанному ниже так называемому цветовому коду html.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По этому коду, введенному в поиск, цвет любого их шаблонов легко найти в интернете. Готовые таблицы с цветовыми шаблонами для загрузки в мобильное устройство или для печати, можно скачать с сайта проекта. Возможные причины погрешностей при измерении температур Надо учитывать, что на цветовосприятие влияет общая освещенность помещения, а так же ее цвет, который может быть естественным, белым или желтоватым, исходящим от ламп накаливания. Это касается тех случаев, когда пытаются оценить цвета, полагаясь на память. При измерении температур по цветам побежалости, надо понимать, что ими отражается температура именно на контролируемой поверхности. А это не всегда соответствует температуре всей массы нагретого предмета. Если стоит задача нагреть предмет до определенной температуры, с контролем по цвету побежалости, его надо прогревать не через одну какую-то точку или поверхность, а равномерно, со всех сторон. Равномерность прогрева контролируется так же и по цветам каления. Одинаковый цвет накала в разных точках какой-либо области объекта свидетельствует о ее равномерном прогреве. И наоборот. Отслаивающаяся от раскаленной основы окалина охлаждается и нагревается быстрее, чем массив основы, что вносит искажение в реальный цвет поверхности. Это надо учитывать.

что это такое и шкала цветов

Цвета побежалости — это окисные пленки на поверхности железных сплавов различной толщины и плотности. Они образуются без участия молекул воды при нагревании до определенных температур. Самое простое представление о тонких пленках можно получить на примере мыльных пузырей или пленках нефтепродуктов на поверхности воды. Для железа цвета побежалости образуются при нагревании, и толщина пленки соизмерима с размерами молекул.

Это явление с физической точки зрения объясняется теорией “тонких пленок” и обусловлено оптической интерференцией окисных пленок в зависимости от своей толщины.

Шкала цветов побежалости 

Толщина окисных пленок определяется температурой и временем нагрева, а существующие шкалы цветов побежалости носят довольно условный характер.

• Во-первых, визуальная оценка — очень субъективный процесс, результаты которого определяются освещенностью и практическим опытом.
• Во-вторых, плотность окисной пленки определяется и химсоставом сплава.

Поэтому таблицы соответствия разнятся (шкалы для углеродистых, жаростойких, нержавеющих сталей), и можно говорить только об ориентировочном соответствии. Но усредненная таблица цветов побежалости выглядит следующим образом

Цвета	Температура нагрева, °С
бледно-желтый	220
бледно-соломенно-желтый	230
золотисто -желтый	246
коричнево-желтый до бурого	256
пурпурно-красный	265
пурпурный	275
лиловый	280
голубой	290
васильковый	295
индиго	300
светло-синий	310
цвет морской воды	320

Например, при продолжительном нагреве при 220 °С можно вызвать посинение стали. Или желаемый цвет получается при кратковременном нагреве до температуры, более высокой, чем указанная в таблице. Но для каждого цвета побежалости существует температурный минимум, ниже которого нужный цвет не получится.

 

Цвета побежалости для отделки поверхности

При подготовке регламентов стоит предпочесть более низкие температуры и более продолжительную выдержку, так как пленки в этом случае получаются более прочными и исключается создание дополнительных термических напряжений, которые могут приводить к короблению изделий.

Цвета побежалости используют для отделки поверхности изделий из стали, чугуна и цветных металлов: пряжек, поковок, солнечных коллекторов, холодного оружия и обрабатывающего инструмента. Это и всем известный процесс воронения.

И для закаленной стали и не закаленной образование окисных пленок будет происходить по-разному. На скорость образования окисных пленок значительное влияние оказывают:

• структура. Закаленные стали окисляются медленнее,
• загрязненность поверхности. Масляные пленки обугливаются до сажи, поэтому пленки получатся рыхлыми и неплотными,
• шероховатость поверхности. На полированной поверхности пленка получится тоньше, чем на шершавой при одинаковых условиях.

Для получения плотной, равномерной окисной пленки необходимы нагревательные печи, способные удерживать стабильную температуру в течение длительного времени.

В домашних условиях это или горн, или паяльная лампа, или качественная плита с духовкой. И в таком случае режим чернения подбирается для каждого изделия индивидуально. Необходимо помнить, что переход из одного цвета в другой происходит быстро, поэтому процесс требует самого пристального внимания.

Ирина Файдюк

Цвета каления — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

О фильме см. Белое каление (фильм)

Цвета каления — это цвета свечения металла, раскалённого до высокой температуры. Спектр теплового излучения зависит от температуры, поэтому наблюдая цвета каления можно оценить температуру металла, что часто применяется при термообработке и ковке. До изобретения бесконтактных термометров это было единственным способом судить о температуре металла. Сокращённые названия цветов каления («красное каление», «белое каление») часто используются металлургами вместо указания температуры.

Зависимость цвета каления от температуры[править | править код]

В таблице перечислены цвета каления, характерные для стали.^[1]

Температуpa, °C	Цвет каления	Цвет
550	тёмно-коричневый
630	коричнево-красный
680	тёмно-красный
740	тёмно-вишневый
770	вишнёвый
800	ярко- или светло-вишнёвый
850	ярко- или светло-красный
900	ярко-красный
950	оранжевый
1000	жёлтый
1100	ярко- или светло-жёлтый
1200	жёлто-белый
1300	белый

Выражение «довести до белого каления» имеет и всем известный переносный смысл: «рассердить», «вывести из себя», «привести в бешенство».^[2][3]

изменение цвета при нагреве, интерфенции цвета

Многие люди, которые нагревали металл до высокой температуры, могли наблюдать изменение цвета поверхности. При этом он может быть разных оттенков и захватывать не весь металлический предмет. Места, изменяющие окраску, называют побежалостями. Людям, которые занимаются обработкой металлов, необходимо знать, что это такое и как оно проявляется при различных видах нагревания. Также желательно различать цвета побежалости.

Побежалость на трубе

Чем вызвано

Изменение цвета при нагреве говорит о том, что на поверхности нагреваемого материала образуется оксидная пленка толщиной в несколько молекул. Окраска изменяется в зависимости от ее плотности, толщины. Чем больше размер и плотность окислов, тем значительнее будет отличаться цветовой тон от изначального.

Некоторые люди считают, что цветовой тон побежалостей может точно сказать о градусе разогрева. Однако это ошибочное утверждение. На появление разных оттенков влияет время нагрева, скорость разогревания, содержание различных примесей, характер освещения. Если говорить про легированные стали, то их нужно разогреть сильнее.

Цвета побежалости на металле. Как сделать радужные цвета на стали

Watch this video on YouTube

Происхождение

Цветовой тон побежалостей относится к интерференционным цветам. Визуально они изменяются при различном освещении и угле обзора. Также на изменение расцветки материала влияют физические и химические свойства металла.

Физика процесса

После начала нагревания стальной поверхности появляются побежалости, которые быстро изменяют окрас, начиная от желтого и заканчивая серым. В зависимости от температуры (более 500 градусов) появляются первые тона каления, заметные только при полной темноте.

Если температура превышает 650 градусов, металл раскаляется до темно-красного оттенка. При высокой температуре окрас оксидной пленки может изменяться с вишневого до белого (при 1100–1200 градусах). При дальнейшем нагревании белый будет становиться только ярче, но не изменится. Как говорилось выше, окрас нагрева поверхности металла не является точным индикатором температуры.

Оптические эффекты

Цветовой тон напрямую зависит от толщины оксидной пленки. Когда она увеличивается, гасятся цвета с коротким диапазоном волны. При увеличении градуса нагрева нарастает толщина пленки. Таким образом начинают исчезать определенные оттенки оксидов. Сначала пропадает фиолетовый, затем желтый, после них исчезает зеленый, красный. Это так называемая интерференция света.

Цветовой тон от нагрева

Где появляются

Изменение окраски происходит при окислении, которое возникает благодаря разогреванию металла. В процессе нагрева цветовые тона меняются в одной последовательности, но с разными скоростями (в зависимости от увеличения температуры и длительности нагрева).

Благодаря тому, что известна закономерность изменения окраски, в прошлом кузнецы ориентировались на этот факт, чтобы знать, как меняется температура. С развитием технологий появился пирометр.

Цветовые тона для стали

Если смысл описать закономерность изменения окраса побежалостей для углеродистой стали в зависимости от градуса нагрева:

• соломенный — после 220;
• коричневый — до 240–250;
• малиновый — 250–270;
• фиолетово-синий — от 300;
• серый — от 350.

Если используется легированная сталь, изменения окраса необходимо ждать при дальнейшем повышении градуса нагрева.

9-1 Измерение температуры по цветам побежалости и каления — перезагрузка с исправлениями

Watch this video on YouTube

В природе

Помимо стали, в условиях дикой природы встречаются минералы, на которых образуется тонкий слой оксидной пленки. Цвет побежалостей в этом случае может быть золотистым, красным, синим, зеленоватым. Красный цвет побежалости у природных минералов может быть вызван большим количеством хромофоров, содержащихся в его составе. Фиолетово-синий цвет может возникнуть из-за концентрации ионов переходных металлов.

Из-за оттенка оксидной пленки природный окрас минерала не видно. Если стекло или монета долго пролежит под слоем грунта, на их поверхности образуется пленка, которая может изменить цвет поверхности предмета.

Радужные оттенки возникают из-за наличия жировой пленки. Также окрас поверхности стали изменяется из-за высохшей на нем воды с минералами.

Окрас изменяется по определенной закономерности, однако, это не является точным индикатором температуры. Проводя работу по обработке металла, нужно использовать пирометр.

Радуга на оружии. Термообработка металлов и цвета побежалости

Оттенки жёлтого цвета отпуска на спусковых крючках Иж-54, в сравнении с белыми крючками ТОЗ-34

Просматривая фотографии охотничьих двустволок, всегда обращаешь внимание на деталях. Вот на этом ружье головки осей на замочных досках и винты ярко-синего цвета, вот на этой горизонталке спусковые крючки жёлтые, весёлые такие. А у другого ружья – крючки насыщенно-синие!

Разноцветные красивые детальки припоминаются и на старых винтовках, и на револьверах с пистолетами. Помните синего цвета УСМ на нашем Нагане?

Так что это за покрытие такое? Воронение? Окраска каким-то химическим составом вроде расплава селитры или что-то ещё? Судя по всему, всё достаточно просто. Красивые цвета мелких деталей – лишь побочный эффект термообработки. Дело здесь обстоит почти как с цветной калкой, о загадке которой мы говорили в прошлый раз.

Как закалялась сталь

Оксидирование таким простым способом, как нагревание металла до определённого цвета, известно давно и, судя по всему, очень многим. Помню, ещё в средних классах школы прочитал замечательную «Повесть о настоящем человеке». И где-то в описании Б.Полевым сожжённой немцами деревни мелькает фраза о плугах, «посиневших от огня». Вот этот посиневший в огне металл и есть цвет т.н. «отпуска». В случае контакта с древесным углём, металл тоже получает красивый чёрно-синий цвет, а сам способ называется «огневым воронением». Говорят, что при этом образуется покрытие из слоя магнетита, но подтверждения этому я не нашёл. Или – просто не смог найти, тут без химиков не обойтись. Но, в данном случае, мы поговорим о расцвечивании поверхности стали путём равномерного нагрева.

В огнестрельном оружии, особенно старом, кроме привычного чёрного оксидирования и белого непокрытого металла, обычно встречается два цвета – различные оттенки жёлтого и синего. Простейший пример – наш револьвер обр. 1895 года – Наган. Вплоть до начала войны, весь УСМ Нагана и все пластинчатые пружины зачастую были синего цвета, а собачка и боёк курка – соломенно-жёлтого (причём жёлтый цвет последних деталей сохранялся до конца выпуска револьвера). Та же картина, во всей красе, наблюдалась и на иностранном короткоствольном оружии – часть деталей на пистолете Люгера (знаменитом Парабеллуме) изначально имела жёлтые и синие цвета, а вот пистолеты военных выпусков уже шли, как правило, полностью чёрными. Великолепными, в неподражаемом сочетании дизайна и цветовой расцветки, были легендарные пистолеты Маузера С-96.

револьвер образца 1895 года, бельгийский выпуск 1898 года

Жёлтого цвета обычно и спусковые крючки на охотничьих ружьях. Если они не покрыты нитридом титана, то тогда это цвет низкого отпуска, получаемый при нагревании в муфельной печи при температуре не выше 240 градусов по Цельсию.

Для чего применяется отпуск деталей оружия? И почему им, деталям, оставляли и оставляют получившийся цвет?

Начнём с того, что нагруженные детали оружия всегда подвергают тому или иному виду термообработки, которая применяется для придания металлическим изделиям требуемых физико-механических свойств, без изменения химического состава стали. Это воздействие положительно сказывается на характеристиках металла, что позволяет снизить массу детали и её эксплуатационной прочности. Существует несколько видов термообработки: закаливание, нормализация, отжиг и отпуск.

Закалка – вид термической обработки металлов (нагрев, а затем – ускоренное охлаждение), после которого материал находится в неравновесном структурном состоянии, не свойственном данному веществу при нормальной (20 град.) температуре. Политехнический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1989 г.

детали УСМ нагана бельгийской сборки. Обратите внимание на необычный цвет отпуска

Отжиг – вид термической обработки, заключающийся в нагревании вещества, выдерживании его при определённой температуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. Отжиг способствует переходу неустойчивой структуры в близкую к равновесной, снятию механических напряжений, повышению пластичности и улучшению обрабатываемости. Политехнический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1989 г.

детали УСМ нагана бельгийской сборки. Обратите внимание на необычный цвет отпуска

Нормализация (франц. normalisation – упорядочение) – термическая обработка стали, заключающаяся в её нагреве до температур аустенитного состояния (примерно до 750-950 град. по Цельсию), выдержке и последующем охлаждении на воздухе. Политехнический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1989 г.

синий цвет отпуска затворной задержки винтовки Маузера обр. 1891 года

Отпуск – вид термической обработки сплавов, осуществляемый после закалки. Различают низкий (120-250 град.), средний (300-400 град.) и высокий (450-650 град.) отпуск. Политехнический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1989 г.

разные цвета побежалости на подавателе магазина, полученные в результате неравномерного нагрева

Наверняка почти все когда-нибудь пробовали калить сталь – нагревали металл на огне докрасна и бросали в воду или в машинное масло. Важнейшие параметры при закалке — температура нагрева металла и скорость его охлаждения. Конечно, в промышленности температура и способы нагрева, равно как и охлаждения, рассчитаны чётко и очень давно. Но, учитывая тот факт, что автор этой статьи имеет лишь медицинское образование, тут проще и лучше ограничиться пониманием физических процессов на школьном уровне, хотя без весьма сложных терминов здесь не обойтись.

Итак, при закалке происходит т.н. перекристаллизация стали, нагретой до температуры выше критической. Как уже было отмечено выше, нагретую металлическую деталь, после определённой выдержки, быстро охлаждают. В итоге, под воздействием резкого перепада температуры (нагревание детали при закалке обычно проводится до 700-900 градусов по Цельсию, реже – до 1200-1300 град.) металл приобретает новые свойства – становится более твёрдым, «закаливается».

курки различных годов выпуска к револьверу Нагана, имеющие различные оттенки отпуска разные цвета побежалости на подавателе магазина, полученные в результате неравномерного нагрева

 

курки различных годов выпуска к револьверу Нагана, имеющие различные оттенки отпуска

 

Но в полученной крупнозернистой структуре металла при этом возникают ненужные напряжения, да и твёрдость стали может оказаться излишне высокой. Поэтому деталь и подвергают т.н. процессу нормализации, происходящей при нагревании и медленном охлаждении на воздухе. Собственно, если говорить предельно упрощённо, при нормализации деталь охлаждается со скоростью большей, чем при отжиге, но куда меньшей, чем при закалке. И металл приобретает более высокие свойства. При нормализации нагрев металла и охлаждение проводится не в печи, хотя даже мастера порой не видят особой разницы между терминами и особенностями технологического процесса отпуска и нормализации.

Сталь с высоким содержание углерода при нормализации становится ещё более твёрдой. А малоуглеродистые стали приобретают ещё более высокую ударную вязкость. Правильно проведённая нормализация для низкоуглеродистой стали заменяет отжиг, а для высокоуглеродистой – закалку с высоким отпуском. В ряде случаев нормализация является подготовительным процессом перед закалкой.

насыщенный синий цвет отпуска спускового крючка пистолета Маузера обр. 1910 года

Процесс, осуществляющийся при 730-900 градусах, уже называется «отжиг» и, как склонны полагать некоторые уважаемые ижевские инженеры, он присутствует на спаянных латунью казённиках ружей с цельными стволами (без муфт). Вполне возможно. Но здесь нужно иметь в виду, что настоящий отжиг, с перекристаллизацией стали, для каждой марки стали имеет свою температуру.

Простейший пример отжига: помните, какой мягкой становится нагретая докрасна и медленно остывшая на воздухе жёсткая стальная проволока? Её и называют «отожжённой», т.к. структура металла перегретой проволоки становится мелкозернистой, приобретая высокую пластичность. Сломать такую проволоку очень трудно. А отжиг при температуре 200-400 градусов называют «возвратом» или, что понятнее – «отдыхом металла», в результате чего происходит уменьшение искажений кристаллических решеток металла.

насыщенный синий цвет отпуска спускового крючка пистолета Маузера обр. 1910 года

Кстати, для противников ствольных муфт на ружьях сразу отметим, что муфтованные стволы не только технологичнее в производстве, но и гораздо прочнее – нет пресловутого «отжига» металла и есть упрочняющее казённики лейнирование. Хотя, когда мы ранее рассматривали проблему «отжига» казенников на первых сериях Иж-54, то выяснили, что ружья, прошедшие заводской ОТК, многократный запас прочности. Так что, с обывательских позиций, на этом зацикливаться не стоит. Тем более, температура отжига, при пайке латунью, вызывает снятие внутренних напряжений. Твёрдость стали снижается, зато увеличивается пластичность и ударная вязкость металла, что для ружейных стволов предпочтительнее.

насыщенный синий цвет отпуска спускового крючка пистолета Маузера обр. 1910 года

Цвета каления и побежалости

Но идём далее. Теперь конкретнее поговорим об отпуске. Говоря об отпуске, как и об отжиге и нормализации, нужно помнить, что эти процессы очень близки, отличаясь лишь температурой нагрева и, самое главное — скоростью охлаждения стали.

Как нам уже известно, при нагревании отпускаемой детали, на её поверхности образуется оксидная плёнка. При закаливании сталь, в зависимости от используемой температуры, тоже меняет свои цвета, т.н. «цвета каления» (от тёмно-красного до белого). Что соответствует диапазону температур от 650 до 1300 градусов. Но нас интересуют цвета побежалости, получаемые при низком отпуске. Здесь цвет нагреваемого металла может колебаться от светло-жёлтого до серого (225-325 град.). Для качественной нормализации структуры стали и получения красивого цвета металлической поверхности, нужно строго соблюдать такие технологические тонкости, как равномерный и продолжительный нагрев детали и чистоту её поверхности. Т.е. – металл должен быть хорошо отполирован, тщательно обезжирен и помещён на определённое время в муфельную печь, имеющую термометр. После чего деталь должна спокойно остыть расчётное время.

светло-соломенный цвет отпуска спусковых крючков Иж-58, полученный при нагревании в муфельной печи при температуре 220 градусов

Иногда можно обойтись нагреванием детали на железной раскалённой плите – так отпускали нагановские «собачки» из УСМ револьвера. Но здесь нужно иметь в виду, что таким образом может иметь место неравномерность нагрева детали – те части детали, которые касаются плиты, будут прогреваться куда быстрее, что проявится в виде разных цветов побежалости на одной детали. К тому же, без муфельной печи с термометром, очень сложно контролировать процесс отпуска по цвету – всё происходит очень быстро и вроде бы соломенно-жёлтая деталь, снятая с плиты, после остывания становится коричнево-жёлтой или пурпурно-красной.

Но и наличие печи не всегда даёт одинаковый результат. Что интересно, очень часто те же детали УСМ револьвера Нагана имели различные оттенки синего, что хорошо видно на фотографиях, иллюстрирующих статью.

Отпущенные детали оружейники оставляли в том цвете, который дала оксидная плёнка побежалости – и красиво и антикоррозийные свойства имеются. На старых технологических картах конструкторы порой так и указывали: «отпустить в синий цвет». Чем тщательнее отполирован металл перед отпуском, тем красивее будет цветной перелив. Обезжиривание можно делать любым растворителем, для условий «на коленке» ацетон вполне адекватен.

курки и спусковые крючки довоенных пистолетов ТТ имели отличную полировку и «отпуск в синий цвет»

Автор когда-то использовал технологию низкого отпуска для окрашивания спусковых крючков на своём Иж-58, которые, после 40 с лишним лет эксплуатации ружья, имели не самый лучший вид. После тщательной зачистки, кропотливого профилирования деталей и шлифовки/полировки, крючки были обезжирены в ацетоне и подвергнуты отпуску при температуре 220 градусов, в стоматологической муфельной печи. Результат порадовал – абсолютно равномерный цвет побежалости, цвет получился бледно-жёлтый, металл стал как бы «тонированный», что в лучшую сторону отличалось от чрезмерного ярко-жёлтого цвета побежалости, полученной при чуть более высокой температуре. Так что «метода» вполне работает, даже при применении в «домашних» условиях. Требуется лишь соблюдение технологии, но это справедливо для любого вида деятельности человека.

Конечно, отпущенную деталь можно зачистить и оксидировать в традиционный чёрный цвет, но, во-первых, это лишние затраты, а во-вторых – традиционное щелочное оксидирование может негативно сказываться на прочности нагруженных деталей. Кстати, именно по второй причине не оксидируют курки и в современных ижевских ружьях. По меньшей мере, это утверждают ижевские инженеры-оружейники «старой» школы: мол, пробовали когда-то оксидировать курки на «ижаках», так они стали ломаться.

Наверное, на этом стоит остановиться, иначе голова кругом пойдёт не только у автора, но и у большинства читателей. Тема, безусловно, интересная и полезная. Но т.к. нам больше интересен прикладной аспект одного из типов термообработки – цвет побежалости при низком отпуске, то автор надеется, что читатели получили об этом хотя бы общее представление. Если кто-то из специалистов сочтёт размышления автора неверными или неполными – просьба писать в редакцию.

МЦ-6 и МЦ-106. Для производства своих ружей ЦКИБ использовало специальные стали, что обусловливало относительную сложность их правильной термообработки

Юрий Максимов
Мастер-ружьё 06 (171) — 2011

Цвета побежалости — Традиция

Цвета побежалости на кристалле висмута

Цвета́ побежа́лости — радужные цвета, образующиеся на гладкой поверхности металла или минерала в результате формирования тонкой прозрачной поверхностной оксидной плёнки и интерференции света в ней. Цвета побежалости обычно наблюдаются при нагревании сплавов железа, например углеродистой стали.

• Чаще всего термин используют в металлообработке, термообработке стали.

Физика процесса роста оксидной плёнки на стали[править]

При нагревании стальных изделий вначале один за другим быстро сменяются цвета побежалости, от светло-желтого до серого. Затем, по мере роста температуры (выше 450-500 °С) вслед за последним цветом побежалости появится первый цвет каления, заметные лишь в тёмном помещении. При температуре нагрева, достигающей 650 °С металл накалится до явственного темно-красного цвета. Далее, примерно при 700 °С, металл становится вишнево-красным, при 800 °С — светло-красным, при 900 °С- оранжевым, при 1000 °С — оранжево-желтым, при 1100 °С — светло-желтым, при 1150 °С — соломенно-желтым, при 1200 °С металл накалится до белого цвета, как говорят, до белого каления. Если температуру нагрева увеличить еще на 200°С, то белый цвет почти не изменится, но станет значительно ярче.

Оптические эффекты в тонких плёнках[править]

Цвета побежалости возникают из-за интерференции белого света в тонких плёнках на отражающей поверхности, при этом по мере роста толщины плёнки последовательно возникают условия гашения лучей с той или иной длиной волны. Сначала из белого света вычитается фиолетово-синий цвет (λ~400 нм), и мы наблюдаем дополнительный цвет — жёлтый. Далее, по мере роста толщины плёнки, и, соответственно, увеличения длины волны «погасившихся» лучей, из непрерывного солнечного спектра вычитается зелёный цвет, и мы наблюдаем красный, и т. д.

Цвета побежалости возникают чаще всего при окислении, в результате термической обработки металлов. Обычно, при быстром нагреве, они быстро сменяют друг друга, в типичной последовательности: светло-соломенный, золотистый, пурпурный, фиолетовый, синий, и затем, по мере роста толщины плёнки, вновь проявляются, но в несколько приглушённом виде: коричневато-жёлтый, красный…

Цвет побежалости, а также цвета каления — свечения металла, нагретого до высоких температур (например для стали от темнокоричневого цвета при 550°С до белого при 1300°С) в прошлом, до появления пирометров, широко использовали в качестве индикатора температуры нагрева железа и стали при термообработке. По цветам побежалости также судили о температуре нагрева стальной стружки, и, следовательно, резца при операциях точения, сверления, резания.

Цвета побежалости — не очень точный индикатор. На них заметно влияет состав сплава, скорость подъёма температуры, состав газовой среды, время выдержки стали при данной температуре, а также характер освещения и др. факторы.

На легированных сталях цвета побежалости обычно появляются при более высоких температурах, так как легирование обычно повышает стойкость стали к окислению на воздухе.

Цвета побежалости применяются при декоративной отделке стальных изделий, а также при их лазерной маркировке.

Примерные цвета побежалости для стали[править]

Для углеродистой стали характерны следующие переходы цвета: соломенный (220 °C), коричневый (240 °C), пурпурный (260 °C), синий (300 °C), светло-серый (330—350 °С).

Температуpa, °С	Цвета побежалости
200	Светло-соломенный
220	Соломенный
225	Светло-жёлтый
230	Золотистый
240	Коричнево-жёлтый
255	Коричневый
260	Красно-коричневый
270	Пурпурно-красный
280-285	Фиолетовый
295-300	Ярко-синий (васильковый)
310	Светло-синий
320-325	Светло-голубой
330-350	Светло-серый

На легированных сталях эти цвета побежалости появляются при более высоких температурах.

Цвета побежалости в природе[править]

На поверхности некоторых минералов (пирит и др.) в результате появления тонкого слоя оксидов нередко наблюдаются интерференционные цвета, аналогичные цветам побежалости (см. Цвет минералов).

Те же цвета иногда образуются на старых образцах стекла, особенно на тех, что долго пролежали в земле; на старинных монетах.

Цвета побежалости — это… Что такое Цвета побежалости?

Цвета побежалости на кристалле висмута Цвета побежалости на разогретой с одного края бритве

Цвета́ побежа́лости — радужные цвета, образующиеся на гладкой поверхности металла или минерала в результате формирования тонкой прозрачной поверхностной оксидной плёнки и интерференции света в ней.

• Чаще всего термин используют в металлообработке, термообработке стали.

Происхождение

Цвета побежалости возникают из-за интерференции белого света в тонких плёнках на отражающей поверхности, при этом по мере роста толщины плёнки последовательно возникают условия гашения лучей с той или иной длиной волны. Сначала из белого света вычитается фиолетово-синий цвет (λ~400 нм), и мы наблюдаем дополнительный цвет — жёлтый. Далее, по мере роста толщины плёнки, и, соответственно, увеличения длины волны «погасившихся» лучей, из непрерывного солнечного спектра вычитается зелёный цвет, и мы наблюдаем красный, и т. д.

Применение

Цвета побежалости возникают чаще всего при окислении, в результате термической обработки металлов. Обычно, при быстром нагреве, они столь же быстро сменяют друг друга, в типичной последовательности: светло-соломенный, золотистый, пурпурный, фиолетовый, синий, и затем, по мере роста толщины плёнки, вновь проявляются, но в несколько приглушённом виде: коричневато-жёлтый, красный…

Цвет побежалости (а также цвета каления) раньше, до появления пирометров, широко использовали в качестве индикатора температуры нагрева железа и стали при термообработке. По цветам побежалости также судили о температуре нагрева стальной стружки, и, следовательно, резца при операциях точения, сверления, резания.

Для углеродистой стали характерны следующие переходы цвета: соломенный (220 °C), коричневый (240 °C), пурпурный (260 °C), синий (300 °C), светло-серый (330—350 °С).

Цвета побежалости — не очень точный индикатор. На них влияет скорость подъёма температуры, состав газовой среды, время выдержки стали при данной температуре, а также характер освещения и др. факторы.

На легированных сталях цвета побежалости обычно появляются при более высоких температурах, так как нередко легирование повышает стойкость стали к окислению на воздухе.

Цвета побежалости применяются при декоративной отделке стальных изделий, а также при их лазерной маркировке.

Цвета побежалости в природе

На поверхности некоторых минералов (пирит и др.) в результате появления тонкого слоя оксидов нередко наблюдаются интерференционные цвета, аналогичные цветам побежалости (см. Цвет минералов).

Те же цвета иногда образуются на старых образцах стекла, особенно на тех, что долго пролежали в земле; на старинных монетах.

Ссылки