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, empieza a brillar, emitiendo inicialmente una luz roja. A medida que aumenta la temperatura, el color del acero cambia gradualmente de rojo a naranja y luego a amarillo.
Este proceso concuerda con el concepto de radiación del cuerpo negro, en el que la temperatura del color se define en función de la radiación del cuerpo negro, siendo la temperatura del color naranja-amarillo más baja y la del azul más alta.
Concretamente para el acero, cuando su temperatura de color alcanza los 3200K, el color de la luz es relativamente cercano al rojo, que es el color del hierro cuando se calienta a más de mil grados.
Si el calentamiento continúa, el resplandor será más brillante y el color se acercará más al blanco.
Esto indica que, controlando el proceso de calentamiento, se puede conseguir un cambio de color de rojo a casi blanco.
No es un método exacto y puede variar en función del tipo de acero utilizado. Estos colores sólo son aplicables a determinados tipos de acero (probablemente acero al carbono). El color de la llama puede ser diferente para diferentes tipos de metales a la misma temperatura.
En 1893, Wien estudió la relación entre la longitud de onda máxima λmax y la temperatura T, que es λmaxT=2898μm-K.
Por lo tanto, la temperatura se puede juzgar basándose en el 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 blanco amarillento 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 puede colocarse sobre el metal calentado para mostrar sus cambios de temperatura a través de diferentes colores.
Observando los cambios de color del papel en las diferentes partes del metal, se pueden determinar sus respectivas temperaturas y registrarlas en consecuencia para hacer una carta de colores para su uso posterior.
La relación entre la Color del acero Calefacción y temperatura
| Color fuego | Temperatura ℃ |
| Marrón oscuro | 520--580 |
| Rojo oscuro | 580--650 |
| Cereza oscuro | 650--750 |
| Flor de cerezo | 750--780 |
| Flor de cerezo clara | 780--800 |
| Rojo claro | 800--830 |
| Amarillo anaranjado con un toque de rojo | 830--850 |
| Luz marchita | 880--1050 |
| Amarillo | 1050--1150 |
| Amarillo claro | 1150--1250 |
| Amarillo-blanco | 1250--1300 |
| Blanco brillante | 1300--1350 |
Relación entre el color de revenido y la temperatura del acero al carbono.
| Color templado | Temperatura ℃ |
| Amarillo claro | 200 |
| Amarillo-blanco | 220 |
| Amarillo dorado | 240 |
| Amarillo púrpura | 260 |
| Morado oscuro | 280 |
| Azul | 300 |
| Azul oscuro | 320 |
| Gris azulado | 340 |
| Azul grisáceo blanco 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 no ser muy preciso.
También puede haber diferencias entre la temperatura de la llama y la temperatura del objeto que se mide.
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 utilizada específicamente para medir la temperatura de color de una fuente de luz. Su uso es similar al de un medidor de luz, principalmente colocando la sonda de medición sobre el objeto a medir. Este método es adecuado para medir directamente la intensidad de la luz de todas las longitudes de onda emitida por la fuente luminosa, obteniendo así el valor de la temperatura del color.
2. Análisis espectral:
El análisis espectral mide la temperatura del color midiendo directamente la intensidad de todas las longitudes de onda de la luz emitida por la fuente luminosa. Este método puede proporcionar información espectral más detallada, ayudando a evaluar con precisión la temperatura de color del acero.
3. Colorímetro:
Un colorímetro es otra herramienta utilizada específicamente para medir la temperatura de color de una fuente de luz, incluyendo los de tipo filtro y los de tipo cristal. El colorímetro de tipo filtro mide la temperatura del color filtrando una luz de longitud de onda específica, mientras que el colorímetro de tipo cristal determina la temperatura del color midiendo la respuesta del cristal a una luz de longitud de onda diferente.
La medición precisa de la temperatura de color del acero puede lograrse utilizando un medidor de temperatura de color, un análisis espectral o un colorímetro. La elección del método depende de los requisitos específicos de medición y de los recursos disponibles. Por ejemplo, si necesita obtener resultados rápidamente y el requisito de precisión no es muy alto, puede elegir un medidor de temperatura del color; si se necesita información espectral más detallada para un análisis en profundidad, el análisis espectral puede ser más adecuado; y si tiene requisitos muy altos para la precisión de los resultados de la medición, considere el uso de un colorímetro para una medición precisa.
Los cambios detallados en las propiedades luminiscentes del acero a distintas temperaturas pueden entenderse desde varios aspectos. En primer lugar, cuando el metal alcanza cierta 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 apagado térmico. Este fenómeno se debe principalmente a que el aumento de la temperatura hace que se intensifique la vibración de la red matricial, lo que aumenta la interacción electroacústica y la probabilidad de transición no radiativa, reduciendo así la intensidad luminosa. Aunque aquí se mencionan los fósforos, este principio también se aplica a los materiales metálicos, como el acero, y puede observarse una disminución de la intensidad de la luminiscencia a altas temperaturas.
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 disminuye la temperatura, la diferencia entre la frecuencia óptima de la luz de excitación y la frecuencia central de la forma no uniforme de la línea 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 a longitudes de onda específicas.
Las propiedades luminiscentes del acero cambiarán a diferentes temperaturas de la siguiente manera: a temperaturas más bajas, debido al insuficiente cambio en los niveles de energía de los electrones para producir luz visible, el acero puede no brillar o la intensidad de la luz puede ser 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 a longitudes de onda específicas.
La relación entre la temperatura de color y la teoría de la radiación del cuerpo negro durante el proceso de calentamiento del acero puede explicarse desde 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 el Kelvin. Se determina comparando el color de la fuente de luz con un cuerpo negro teórico de radiación térmica. La temperatura Kelvin a la que el cuerpo negro de radiación térmica coincide con el color de la fuente de luz es la temperatura de color de dicha fuente.
Teoría de la radiación del cuerpo negro: Un cuerpo negro es un objeto idealizado que puede absorber toda la energía de radiación que incide 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, al cambiar la temperatura, también cambiará 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 gradualmente rojo. Esto se debe a que, a medida que aumenta la temperatura, el cuerpo negro puede emitir todas las ondas de luz visible del espectro, lo que provoca el 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, la selección de materiales de acero adecuados en función de la temperatura de color requiere la consideración de múltiples factores. Por ejemplo, en el diseño de farolas, la elección de materiales de acero con una temperatura de color adecuada puede mejorar la eficacia de la iluminación de las carreteras, haciéndolas más seguras y fáciles de transitar. Si el acero utilizado en las farolas tiene una temperatura de color alta (tonos fríos), puede proporcionar un campo de visión más claro, pero al mismo tiempo podría reducir la calidez del ambiente nocturno. Por el contrario, el acero con una temperatura de color baja (tonos cálidos) podría aumentar la calidez del entorno, pero podría afectar a la visibilidad.
Además, la elección de la temperatura de termoformado es crucial para garantizar la calidad de las piezas conformadas. Los distintos materiales de acero tienen curvas de temperatura-propiedades mecánicas diferentes, lo que significa que el estado físico del acero cambia durante el proceso de calentamiento, afectando a su forma y calidad finales. Por lo tanto, al elegir los materiales de acero, también es necesario tener en cuenta los requisitos del tratamiento térmico durante su procesamiento para garantizar que el material pueda satisfacer las demandas específicas de la aplicación sin sacrificar el rendimiento.
A la hora de seleccionar los materiales de acero adecuados en función de la temperatura de color, es importante tener en cuenta los efectos visuales del material, sus propiedades físicas y químicas y los requisitos del tratamiento térmico durante su procesamiento. Evaluando detenidamente estos factores, se puede elegir el material de acero que mejor se adapte a los requisitos específicos de la aplicación.
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 del acero para moldes:
El color del acero para moldes no cambia a bajas temperaturas, pero cuando se calienta a unos 600℃ y más, aparece un ligero color rojo oscuro. A medida que aumenta la temperatura, el color del acero para moldes cambia gradualmente. Esto demuestra que el cambio de temperatura de color del acero está relacionado con el cambio de 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 la 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, al tiempo que se produce un fenómeno de fragilidad azul, es decir, la película de óxido se vuelve azul. Este fenómeno demuestra que el cambio de temperatura de color del acero a una temperatura específica (como el cambio de color de la película de óxido) está estrechamente relacionado con sus cambios de rendimiento mecánico, especialmente los cambios en la resistencia a la tracción, la plasticidad y la tenacidad.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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