La temperatura de color del acero está estrechamente relacionada con el proceso de calentamiento. A temperatura ambiente, el acero no emite luz. Sin embargo, cuando se calienta a cierta temperatura, comienza a brillar, emitiendo inicialmente una luz roja. A medida que la temperatura aumenta, el color del acero cambia gradualmente de rojo a naranja y luego a amarillo.
Este proceso está alineado con el concepto de radiación de cuerpo negro, donde la temperatura de color se define en función de la radiación de cuerpo negro, donde el amarillo anaranjado tiene una temperatura de color más baja y el azul tiene una temperatura de color más alta.
Específicamente para el acero, cuando su temperatura de color alcanza los 3200 K, el color de la luz se vuelve relativamente cercano al rojo, que es el color del hierro cuando se calienta a más de mil grados.
Si continúa calentando, el brillo se hará más fuerte y el color se acercará más al blanco.
Esto indica que controlando el proceso de calentamiento se puede lograr un cambio de color del rojo a casi blanco.
- Alrededor de los 600 grados centígrados comienza a aparecer un color rojo tenue
- A 700 grados Celsius, se vuelve de color naranja claro.
- A 800 grados centígrados se vuelve rojo
- A 900 grados centígrados se vuelve rojo amarillento.
- A 1000 grados Celsius, adquiere un color rojo blanquecino.
Este no es un método preciso y puede variar según el tipo de acero utilizado. Estos colores sólo son aplicables a ciertos tipos de aceros (probablemente acero al carbono). El color de la llama puede ser diferente para diferentes tipos de metales a la misma temperatura.
La relación entre la temperatura de calentamiento del acero y su color:
En 1893, Wien estudió la relación entre la longitud de onda máxima λmax y la temperatura T, que es λmax . T= 2898μl ·K .
Por lo tanto, la temperatura se puede juzgar en función del color de la llama (es decir, la longitud de onda de la luz).
La observación empírica muestra que el rojo oscuro indica 600°C, el rojo indica 900°C, el amarillo anaranjado indica 1100°C, el amarillo indica 1300°C, el amarillo claro indica 1400°C, el amarillo-blanco indica 1500°C y el blanco brillante (con un toque de amarillo) indica 1600°C.
Existe un tipo de papel sensible a la temperatura desarrollado por Nichiyu Giken Kogyo Co., Ltd. que se puede colocar sobre metal calentado para mostrar sus cambios de temperatura a través de diferentes colores.
Al observar los cambios de color del papel en diferentes partes del metal, se pueden determinar sus respectivas temperaturas y registrarlas en consecuencia para crear una tabla de colores para su uso posterior.
La relación entre el color del calentamiento del acero y la temperatura.
| color fuego | Temperatura ℃ |
| Marrón oscuro | 520——580 |
| Rojo oscuro | 580——650 |
| cereza oscura | 650——750 |
| flor de cerezo | 750——780 |
| Flor de cerezo clara | 780——800 |
| luz roja | 800——830 |
| Amarillo anaranjado con un toque rojo. | 830——850 |
| luz apagada | 880——1050 |
| Amarillo | 1050——1150 |
| Luz amarilla | 1150——1250 |
| Medio amarillo con blanco | 1250——1300 |
| Blanco brillante | 1300——1350 |
La relación entre el color de templado y la temperatura del acero al carbono.
| Color templado | Temperatura ℃ |
| Luz amarilla | 200 |
| Medio amarillo con blanco | 220 |
| amarillo dorado | 240 |
| Amarillo-violeta | 260 |
| Púrpura oscuro | 280 |
| Azul | 300 |
| Azul oscuro | 320 |
| De color gris azulado | 340 |
| Blanco azul grisáceo claro | 370 |
| negro rojo | 400 |
| Negro | 460 |
| negro oscuro | 500 |
Esto parece requerir mucha experiencia, ya que las temperaturas pueden ser diferentes durante el día y la noche. El termómetro no siempre es fácil de usar y puede que no sea muy preciso.
También puede haber diferencias entre la temperatura de la llama y la temperatura del objeto que se mide.
¿Cómo medir con precisión la temperatura de color del acero?
Existen varios métodos para medir con precisión la temperatura de color del acero:
1. Medidor de temperatura de color:
Un medidor de temperatura de color es una herramienta que se utiliza específicamente para medir la temperatura de color de una fuente de luz. Su uso es similar al de un fotómetro, debido principalmente a la colocación de la sonda de medición sobre el objeto a medir. Este método es adecuado para medir directamente la intensidad de todas las longitudes de onda de la luz emitida por la fuente de luz, obteniendo así el valor de la temperatura de color.
2. Análisis espectral:
El análisis espectral mide la temperatura del color midiendo directamente la intensidad de toda la longitud de onda de la luz emitida por la fuente de luz. Este método puede proporcionar información espectral más detallada, lo que ayuda a evaluar con precisión la temperatura de color del acero.
3. Colorímetro:
Un colorímetro es otra herramienta que se utiliza específicamente para medir la temperatura de color de una fuente de luz, incluido el tipo de filtro y el tipo de cristal. El colorímetro de tipo filtro mide la temperatura del color filtrando la luz de una longitud de onda específica, mientras que el colorímetro de tipo cristal determina la temperatura del color midiendo la respuesta del cristal a diferentes longitudes de onda de luz.
Se puede lograr una medición precisa de la temperatura de color del acero utilizando un medidor de temperatura de color, análisis espectral o colorímetro. La elección del método depende de los requisitos de medición específicos y de los recursos disponibles. Por ejemplo, si necesita obtener resultados rápidamente y el requisito de precisión no es demasiado alto, puede elegir un medidor de temperatura de color; si se requiere información espectral más detallada para un análisis en profundidad, el análisis espectral puede ser más apropiado; y si tiene requisitos muy altos en cuanto a la precisión de los resultados de las mediciones, considere usar un colorímetro para obtener mediciones precisas.
¿Cuáles son los cambios detallados en las propiedades luminiscentes del acero a diferentes temperaturas?
Los cambios detallados en las propiedades luminiscentes del acero a diferentes temperaturas pueden entenderse desde varios aspectos. En primer lugar, cuando el metal alcanza una determinada temperatura, el movimiento de sus partículas internas se vuelve violento, lo que puede hacer que los fotones alcancen la frecuencia mínima de la luz visible, produciendo así luminiscencia roja. Esto indica que a temperaturas más bajas el acero puede no brillar o la intensidad de la luz puede ser débil, ya que el cambio en los niveles de energía de los electrones no es suficiente para producir luz visible.
A medida que aumenta la temperatura, la intensidad de luminiscencia del fósforo disminuirá debido al fenómeno de enfriamiento térmico. Este fenómeno se debe principalmente al aumento de temperatura que hace que la vibración de la red de la matriz se intensifique, aumentando la interacción electroacústica y la probabilidad de transición no radiativa, reduciendo así la intensidad de la luz. Aunque aquí se mencionan los fósforos, este principio también se aplica a materiales metálicos como el acero, y a altas temperaturas se puede observar una disminución de la intensidad de la luminiscencia.
Además, desde la perspectiva de los estudios de luminiscencia, los cambios de temperatura tienen un impacto significativo en la eficiencia de la refrigeración, y este impacto tiene una relación cúbica con la temperatura. Esto significa que a medida que la temperatura disminuye, la diferencia entre la frecuencia ideal de la luz de excitación y la frecuencia central de la forma de línea no uniforme aumentará, alcanzando un máximo a temperaturas más bajas. Esto indica que en condiciones de baja temperatura, las propiedades luminiscentes del acero pueden variar debido a la excitación a frecuencias específicas, especialmente a bajas temperaturas donde puede ser más fácil observar la luminiscencia en longitudes de onda específicas.
Las propiedades luminiscentes del acero cambiarán a diferentes temperaturas de la siguiente manera: a temperaturas más bajas, debido a un cambio insuficiente en los niveles de energía de los electrones para producir luz visible, es posible que el acero no brille o que la intensidad de la luz sea débil; a medida que aumenta la temperatura, debido a la intensificación de las vibraciones de la red y al aumento de la interacción electroacústica, la intensidad de la luminiscencia del acero puede disminuir; y en condiciones de baja temperatura, la excitación a frecuencias específicas puede hacer que el acero presente diferentes propiedades luminiscentes, especialmente a bajas temperaturas donde puede ser más fácil observar la luminiscencia en longitudes de onda específicas.
¿Cuál es la relación entre la temperatura del color y la teoría de la radiación del cuerpo negro durante el proceso de calentamiento del acero?
La relación entre la temperatura de color y la teoría de la radiación del cuerpo negro durante el proceso de calentamiento del acero se puede explicar a partir de los siguientes aspectos:
Definición de temperatura de color: La temperatura de color es una escala que mide el color de una fuente de luz y su unidad es Kelvin. Se determina comparando el color de la fuente de luz con un cuerpo negro teórico con radiación térmica. La temperatura Kelvin a la que el cuerpo negro radiante térmico coincide con el color de la fuente de luz es la temperatura de color de esa fuente.
Teoría de la radiación del cuerpo negro: un cuerpo negro es un objeto idealizado que puede absorber toda la energía de radiación que cae sobre él sin pérdida y puede irradiar energía en forma de ondas electromagnéticas. La ley de Planck describe la distribución teórica de las longitudes de onda en la radiación del cuerpo negro, es decir, a medida que cambia la temperatura, también cambia el color de la luz.
La temperatura del color cambia durante el proceso de calentamiento del acero: durante el proceso de calentamiento del hierro, el hierro negro se vuelve rojo gradualmente. Esto se debe a que a medida que aumenta la temperatura, el cuerpo negro puede emitir todas las ondas de luz visibles del espectro, lo que provoca un cambio de color. Este proceso es un ejemplo de la teoría del cuerpo negro, que ilustra la relación entre la temperatura del color y los cambios de temperatura durante el proceso de calentamiento de un objeto.
En aplicaciones prácticas, ¿cómo seleccionamos el material de acero adecuado en función de la temperatura del color?
En aplicaciones prácticas, seleccionar materiales de acero adecuados en función de la temperatura de color requiere la consideración de múltiples factores. Por ejemplo, en el diseño de alumbrado público, elegir materiales de acero con una temperatura de color adecuada puede aumentar la eficacia del alumbrado público, haciendo que las carreteras sean más seguras y fáciles de transitar. Si el acero utilizado en el alumbrado público tiene una temperatura de color alta (tonos fríos), puede proporcionar un campo de visión más claro, pero al mismo tiempo puede reducir el calor del ambiente nocturno. Por el contrario, el acero con una temperatura de color baja (tonos cálidos) puede aumentar el calor del ambiente, pero puede afectar la visibilidad.
Además, la elección de la temperatura de termoformado es crucial para garantizar la calidad de las piezas formadas. Los diferentes materiales de acero tienen diferentes curvas de temperatura y propiedades mecánicas, lo que significa que el estado físico del acero cambia durante el proceso de calentamiento, afectando su forma y calidad finales. Por lo tanto, al elegir materiales de acero, también es necesario considerar los requisitos de tratamiento térmico durante su procesamiento para garantizar que el material pueda cumplir con las demandas específicas de la aplicación sin sacrificar el rendimiento.
Al seleccionar materiales de acero adecuados en función de la temperatura de color, es importante considerar los efectos visuales del material, sus propiedades físicas y químicas y los requisitos de tratamiento térmico durante su procesamiento. Al evaluar cuidadosamente estos factores, podrá elegir el material de acero que mejor se adapte a los requisitos específicos de su aplicación.
¿Cuáles son algunos ejemplos específicos del impacto de la temperatura del color del acero en el rendimiento del producto?
El impacto de la temperatura del color del acero en el rendimiento del producto se refleja principalmente en los siguientes aspectos:
1. Proceso de tratamiento térmico de acero para moldes:
El color del acero para moldes no cambia a bajas temperaturas, pero cuando se calienta a aproximadamente 600 ℃ o más, aparece un ligero color rojo oscuro. A medida que aumenta la temperatura, el color del acero del molde cambia gradualmente. Esto muestra que el cambio en la temperatura de color del acero está relacionado con el cambio en el rendimiento durante el proceso de tratamiento térmico, y el cambio de color refleja indirectamente los cambios en la estructura interna y el rendimiento del material.
2. Cambios en la resistencia y plasticidad del acero:
Un aumento de temperatura provoca una reducción de la resistencia del acero y un aumento de la deformación. Especialmente cerca de 250 ℃, la resistencia a la tracción del acero aumenta, pero la plasticidad y la tenacidad disminuyen, mientras que se produce un fenómeno de fragilidad azul, es decir, la película de óxido se vuelve azul. Este fenómeno muestra que el cambio en la temperatura de color del acero a una temperatura específica (como el cambio de color de la película de óxido) está estrechamente relacionado con cambios en el rendimiento mecánico, especialmente cambios en la resistencia a la tracción, la plasticidad y la tenacidad.
