Stahltemperatur-Farbkarte: Ein vollständiger Vergleich | MachineMFG

Stahltemperatur-Farbkarte: Ein vollständiger Vergleich

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Die Farbtemperatur von Stahl ist eng mit dem Erhitzungsprozess verbunden. Bei Raumtemperatur gibt Stahl kein Licht ab. Wenn er jedoch auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, beginnt er zu glühen und strahlt zunächst ein rotes Licht aus. Wenn die Temperatur weiter ansteigt, ändert sich die Farbe des Stahls allmählich von Rot zu Orange und dann zu Gelb.

Dieser Prozess entspricht dem Konzept der Schwarzkörperstrahlung, bei dem die Farbtemperatur auf der Grundlage der Schwarzkörperstrahlung definiert wird, wobei Orange-Gelb eine niedrigere und Blau eine höhere Farbtemperatur aufweist.

Wenn die Farbtemperatur von Stahl 3200 K erreicht, ist die Farbe des Lichts relativ rot, was der Farbe von Eisen entspricht, wenn es auf über tausend Grad erhitzt wird.

Wenn die Erwärmung fortgesetzt wird, wird das Glühen heller und die Farbe nähert sich dem Weiß an.

Dies zeigt, dass durch die Steuerung des Erhitzungsprozesses ein Farbwechsel von rot zu fast weiß erreicht werden kann.

  • Bei etwa 600 Grad Celsius beginnt sich eine leicht rote Farbe zu bilden.
  • Bei 700 Grad Celsius färbt es sich leicht orange
  • Bei 800 Grad Celsius wird es rot
  • Bei 900 Grad Celsius wird es gelblich-rot
  • Bei 1000 Grad Celsius färbt es sich weißlich-rot

Dies ist keine genaue Methode und kann je nach Art des verwendeten Stahls variieren. Diese Farben sind nur für bestimmte Stahlsorten anwendbar (wahrscheinlich Kohlenstoffstahl). Die Farbe der Flamme kann für verschiedene Stähle unterschiedlich sein. Arten von Metallen bei der gleichen Temperatur.

Der Zusammenhang zwischen der Erhitzungstemperatur von Stahl und seiner Farbe:

Im Jahr 1893 untersuchte Wien die Beziehung zwischen der maximalen Wellenlänge λmax und der Temperatur T, die wie folgt lautet λmaxT=2898μm-K.

Daher kann die Temperatur anhand der Farbe der Flamme (d. h. der Wellenlänge des Lichts) beurteilt werden.

Empirische Beobachtungen zeigen, dass dunkelrot 600°C, rot 900°C, orange-gelb 1100°C, gelb 1300°C, hellgelb 1400°C, gelb-weiß 1500°C und hell-weiß (mit einem Hauch von gelb) 1600°C anzeigt.

Es gibt eine Art von temperaturempfindlichem Papier, das von Nichiyu Giken Kogyo Co. entwickelt wurde und auf das erhitzte Metall gelegt werden kann, um dessen Temperaturänderungen durch verschiedene Farben anzuzeigen.

Durch Beobachtung der Farbveränderungen des Papiers an verschiedenen Teilen des Metalls kann man die jeweiligen Temperaturen bestimmen und sie entsprechend aufzeichnen, um eine Farbkarte für die weitere Verwendung zu erstellen.

Die Beziehung zwischen dem Farbe des Stahls Heizung und Temperatur

Farbe des FeuersTemperatur ℃
Dunkelbraun520--580
Dunkelrot580--650
Dunkle Kirsche650--750
Kirschblüte750--780
Leichte Kirschblüte780--800
Hellrot800--830
Orange-gelb mit einem Hauch von Rot830--850
Licht verwelkt880--1050
Gelb1050--1150
Hellgelb1150--1250
Gelb-weiß1250--1300
Helles Weiß1300--1350

Die Beziehung zwischen der Anlassfarbe und der Temperatur von Kohlenstoffstahl.

Gehärtete FarbeTemperatur ℃
Hellgelb200
Gelb-weiß220
Goldgelb240
Gelb-violett260
Dunkelviolett280
Blau300
Dunkelblau320
Blaugrau340
Blau-grau hell-weiß370
Schwarz-rot400
Schwarz460
Dunkelschwarz500

Dies scheint viel Erfahrung zu erfordern, da die Temperaturen am Tag und in der Nacht unterschiedlich sein können. Das Thermometer ist nicht immer einfach zu bedienen und möglicherweise nicht sehr genau.

Es kann auch zu Unterschieden zwischen der Temperatur der Flamme und der Temperatur des Messobjekts kommen.

Wie kann man die Farbtemperatur von Stahl genau messen?

Es gibt mehrere Methoden zur genauen Messung der Farbtemperatur von Stahl:

1. Farbtemperatur-Messgerät:

Ein Farbtemperaturmessgerät ist ein Gerät, das speziell zur Messung der Farbtemperatur einer Lichtquelle verwendet wird. Es wird ähnlich wie ein Belichtungsmesser verwendet, wobei die Messsonde auf das zu messende Objekt gehalten wird. Diese Methode eignet sich zur direkten Messung der Intensität des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts aller Wellenlängen, wodurch der Farbtemperaturwert ermittelt wird.

2. Spektralanalyse:

Bei der Spektralanalyse wird die Farbtemperatur durch direkte Messung der Intensität des von der Lichtquelle emittierten Lichts aller Wellenlängen gemessen. Diese Methode kann detailliertere Spektralinformationen liefern und hilft, die Farbtemperatur von Stahl genau zu beurteilen.

3. Kolorimeter:

Ein Kolorimeter ist ein weiteres Gerät, das speziell für die Messung der Farbtemperatur einer Lichtquelle verwendet wird, einschließlich des Filtertyps und des Kristalltyps. Das Filter-Kolorimeter misst die Farbtemperatur durch Filtern von Licht bestimmter Wellenlängen, während das Kristall-Kolorimeter die Farbtemperatur durch Messen der Reaktion des Kristalls auf Licht unterschiedlicher Wellenlängen bestimmt.

Die genaue Messung der Farbtemperatur von Stahl kann mit einem Farbtemperaturmessgerät, einer Spektralanalyse oder einem Kolorimeter erfolgen. Die Wahl der Methode hängt von den spezifischen Messanforderungen und den verfügbaren Ressourcen ab. Wenn Sie z. B. schnell Ergebnisse benötigen und die Anforderungen an die Genauigkeit nicht sehr hoch sind, können Sie ein Farbtemperaturmessgerät wählen; wenn Sie detailliertere Spektralinformationen für eine eingehende Analyse benötigen, ist die Spektralanalyse möglicherweise besser geeignet; und wenn Sie sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Messergebnisse haben, sollten Sie ein Farbmessgerät für präzise Messungen in Betracht ziehen.

Wie verändern sich die Lumineszenzeigenschaften von Stahl bei unterschiedlichen Temperaturen im Einzelnen?

Die detaillierten Veränderungen der Lumineszenzeigenschaften von Stahl bei verschiedenen Temperaturen lassen sich unter mehreren Aspekten verstehen. Erstens, wenn das Metall eine bestimmte Temperatur erreicht, wird die Bewegung seiner inneren Teilchen heftig, was dazu führen kann, dass die Photonen die Mindestfrequenz des sichtbaren Lichts erreichen und somit rote Lumineszenz erzeugen. Dies deutet darauf hin, dass Stahl bei niedrigeren Temperaturen möglicherweise nicht leuchtet oder die Lichtintensität schwach ist, da die Veränderung der Elektronenenergieniveaus nicht ausreicht, um sichtbares Licht zu erzeugen.

Mit steigender Temperatur nimmt die Lumineszenzintensität des Leuchtstoffs aufgrund des Phänomens der thermischen Auslöschung ab. Dieses Phänomen ist in erster Linie darauf zurückzuführen, dass der Temperaturanstieg zu einer Verstärkung der Gitterschwingungen der Matrix führt, wodurch die elektroakustische Wechselwirkung und die Wahrscheinlichkeit eines nicht strahlenden Übergangs erhöht werden, wodurch die Lichtintensität abnimmt. Obwohl hier von Leuchtstoffen die Rede ist, gilt dieses Prinzip auch für metallische Werkstoffe wie Stahl, und bei hohen Temperaturen kann eine Abnahme der Lumineszenzintensität beobachtet werden.

Darüber hinaus haben aus Sicht der Lumineszenzstudien Temperaturänderungen einen erheblichen Einfluss auf die Kühleffizienz, und dieser Einfluss steht in einem kubischen Verhältnis zur Temperatur. Das bedeutet, dass mit abnehmender Temperatur die Differenz zwischen der optimalen Anregungslichtfrequenz und der Mittenfrequenz der ungleichmäßigen Linienform zunimmt und bei niedrigeren Temperaturen ein Maximum erreicht. Dies deutet darauf hin, dass die Lumineszenzeigenschaften von Stahl bei niedrigen Temperaturen aufgrund der Anregung bei bestimmten Frequenzen variieren können, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wo es einfacher sein kann, die Lumineszenz bei bestimmten Wellenlängen zu beobachten.

Die Lumineszenzeigenschaften von Stahl ändern sich bei verschiedenen Temperaturen wie folgt: Bei niedrigeren Temperaturen leuchtet der Stahl aufgrund der unzureichenden Änderung der Elektronenenergieniveaus zur Erzeugung von sichtbarem Licht möglicherweise nicht oder nur in geringer Intensität; bei steigender Temperatur kann die Lumineszenzintensität des Stahls aufgrund der Verstärkung der Gitterschwingungen und der Zunahme der elektroakustischen Wechselwirkung abnehmen; und bei niedrigen Temperaturen kann die Anregung bei bestimmten Frequenzen dazu führen, dass der Stahl andere Lumineszenzeigenschaften aufweist, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, bei denen es einfacher sein kann, die Lumineszenz bei bestimmten Wellenlängen zu beobachten.

Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Farbtemperatur und der Theorie der Schwarzkörperstrahlung bei der Erwärmung von Stahl?

Die Beziehung zwischen der Farbtemperatur und der Theorie der Schwarzkörperstrahlung während des Erhitzungsprozesses von Stahl lässt sich anhand der folgenden Aspekte erklären:

Definition der Farbtemperatur: Die Farbtemperatur ist eine Skala, die die Farbe einer Lichtquelle misst, und ihre Einheit ist Kelvin. Sie wird durch den Vergleich der Farbe der Lichtquelle mit einem theoretischen, thermisch strahlenden schwarzen Körper bestimmt. Die Kelvin-Temperatur, bei der der thermisch strahlende schwarze Körper mit der Farbe der Lichtquelle übereinstimmt, ist die Farbtemperatur dieser Quelle.

Theorie der Schwarzkörperstrahlung: Ein Schwarzkörper ist ein idealisiertes Objekt, das die gesamte Strahlungsenergie, die auf es fällt, verlustfrei absorbieren und Energie in Form von elektromagnetischen Wellen abstrahlen kann. Das Plancksche Gesetz beschreibt die theoretische Verteilung der Wellenlängen in der Schwarzkörperstrahlung, d. h., wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich auch die Farbe des Lichts.

Die Farbtemperatur ändert sich während des Erhitzungsprozesses von Stahl: Während des Erhitzens von Eisen färbt sich das schwarze Eisen allmählich rot. Das liegt daran, dass der Schwarze Körper bei steigender Temperatur alle sichtbaren Lichtwellen des Spektrums emittieren kann, was zu einer Farbänderung führt. Dieser Vorgang ist ein Beispiel für die Schwarzkörpertheorie, die den Zusammenhang zwischen der Farbtemperatur und den Temperaturänderungen während des Erhitzungsprozesses eines Objekts veranschaulicht.

Wie wählt man in der Praxis das geeignete Stahlmaterial anhand der Farbtemperatur aus?

In praktischen Anwendungen müssen bei der Auswahl geeigneter Stahlwerkstoffe auf der Grundlage der Farbtemperatur mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Bei der Konstruktion von Straßenlaternen beispielsweise kann die Wahl von Stahlwerkstoffen mit einer geeigneten Farbtemperatur die Wirksamkeit der Straßenbeleuchtung verbessern, wodurch die Straßen sicherer und leichter befahrbar werden. Hat der für die Straßenlaternen verwendete Stahl eine hohe Farbtemperatur (kühle Töne), kann er zwar für ein klareres Sichtfeld sorgen, gleichzeitig aber auch die Wärme der nächtlichen Umgebung verringern. Stahl mit einer niedrigen Farbtemperatur (warme Töne) hingegen könnte die Wärme der Umgebung erhöhen, aber die Sicht beeinträchtigen.

Außerdem ist die Wahl der Warmformtemperatur entscheidend für die Qualität der geformten Teile. Verschiedene Stahlwerkstoffe haben unterschiedliche Temperatur-Mechanik-Eigenschafts-Kurven, was bedeutet, dass sich der physikalische Zustand des Stahls während des Erhitzungsprozesses ändert, was sich auf seine endgültige Form und Qualität auswirkt. Bei der Auswahl von Stahlwerkstoffen müssen daher auch die Anforderungen an die Wärmebehandlung während der Verarbeitung berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass das Material die spezifischen Anwendungsanforderungen ohne Leistungseinbußen erfüllen kann.

Bei der Auswahl geeigneter Stahlwerkstoffe auf der Grundlage der Farbtemperatur ist es wichtig, die optische Wirkung des Werkstoffs, seine physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie die Anforderungen an die Wärmebehandlung während der Verarbeitung zu berücksichtigen. Durch eine sorgfältige Bewertung dieser Faktoren kann man den Stahlwerkstoff auswählen, der den spezifischen Anwendungsanforderungen am besten entspricht.

Welche konkreten Beispiele gibt es für den Einfluss der Farbtemperatur von Stahl auf die Produktleistung?

Der Einfluss der Farbtemperatur von Stahl auf die Produktleistung spiegelt sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider:

1. Wärmebehandlungsverfahren für Formenstahl:

Die Farbe des Formstahls ändert sich bei niedrigen Temperaturen nicht, aber wenn er auf etwa 600℃ und mehr erhitzt wird, erscheint eine leicht dunkelrote Farbe. Mit steigender Temperatur ändert sich die Farbe des Formstahls allmählich. Dies zeigt, dass die Farbtemperaturänderung des Stahls mit der Leistungsänderung während des Wärmebehandlungsprozesses zusammenhängt, und die Farbänderung spiegelt indirekt die Änderungen in der inneren Struktur und Leistung des Materials wider.

2. Veränderungen in der Festigkeit und Plastizität von Stahl:

Ein Temperaturanstieg führt zu einer Verringerung der Festigkeit von Stahl und zu einer Zunahme der Verformung. Vor allem in der Nähe von 250℃ nimmt die Zugfestigkeit von Stahl zu, aber die Plastizität und Zähigkeit nehmen ab, während eine blaue Sprödigkeit auftritt, d. h. der Oxidfilm färbt sich blau. Dieses Phänomen zeigt, dass die Farbtemperaturveränderung von Stahl bei einer bestimmten Temperatur (wie die Farbveränderung des Oxidfilms) eng mit den Veränderungen seiner mechanischen Leistungsfähigkeit zusammenhängt, insbesondere mit den Veränderungen der Zugfestigkeit, Plastizität und Zähigkeit.

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