धातुओं के रंगों का तापमान निर्धारण, गर्म किए गए वर्कपीस के रंग से तापमान का निर्धारण

धातु के धूमिल रंग - रंगों का एक स्पेक्ट्रम है जो धातु की सतह पर ऑक्साइड फिल्म बनने पर बनता है। ये ऑक्साइड फिल्में गर्म करने के दौरान धातु से ही बनती हैं। ऐसी फिल्म के निर्माण के लिए एक प्रमुख शर्त पानी के संपर्क में न आना है।

ऐसा धातु का कलंक वेल्डेड जोड़ में दोष है।

धातु के धूमिल रंगों की उत्पत्ति

प्रकृति में, पाइराइट और चाल्कोपीराइट सहित कई खनिजों की सतहों पर धूमिल रंग देखे जा सकते हैं। यह निष्कर्ष निकालना तर्कसंगत है कि ये परिवर्तन पदार्थ की सतह परत के ऑक्सीकरण के कारण दिखाई देते हैं। परिणामस्वरूप, वे एक पतली ऑक्साइड फिल्म से ढक जाते हैं, जो उस पर पड़ने वाले प्रकाश को अपवर्तित कर देती है। परिणामी व्यतिकरण प्रभाव धातु की सतह को विभिन्न रंगों में "रंग" देता है।

तापानुशीतन रंगों की चमक, बनने वाली ऑक्साइड फिल्म की मोटाई और पदार्थ की सतह पर पड़ने वाले प्रकाश की तरंगदैर्ध्य पर निर्भर करती है। सबसे चमकीले रंग तांबे के खनिजों पर देखे जा सकते हैं। परिणामी रंग धातु की संरचना पर भी निर्भर करते हैं। यदि तत्व में कई धातु आयन हैं, तो वह नीला दिखाई देगा। यदि क्रोमोफोर मौजूद हैं, तो आपको लाल रंग दिखाई देगा।

कृत्रिम धातु का रंग धूमिल होना उच्च तापमान के संपर्क में आने पर इसकी सतह पर दिखाई देता है। महत्वपूर्ण शर्त यह है कि पानी या किसी अन्य तरल पदार्थ का अभाव हो।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, परिणामी ऑक्साइड फिल्म सिकुड़ती जाती है, जिसे विसरण (किसी रासायनिक तत्व के कणों को किसी अन्य पदार्थ में "मिश्रित" करने या भेदने की प्रक्रिया) द्वारा समझाया जाता है। विशेष रूप से, धातु ऑक्साइड फिल्म के मामले में, ऑक्सीजन परमाणुओं और धातु के बीच परस्पर क्रिया देखी जाती है।

यह ध्यान देने योग्य है कि मिश्र धातु इस्पात पर, टेम्परिंग रंग कार्बन इस्पात की तुलना में उच्च तापमान पर दिखाई देगा।

कृत्रिम धूमिल फूल बनाना

धातुकर्म में ब्लूइंग एक व्यापक रूप से प्रयुक्त तकनीक है। मिश्र धातुओं पर ऑक्साइड फिल्म की परत चढ़ाने की यह विधि हजारों वर्षों से जानी और प्रयुक्त होती रही है।

नीली धातु जंग प्रतिरोधी होती है, यांत्रिक तनाव के तहत अधिक टिकाऊ होती है, तथा अतिरिक्त कोटिंग्स और पेंट्स के बिना भी इसका रंग सुंदर होता है।

ब्लूइंग निम्न प्रकार से किया जाता है:

• वर्कपीस को खनिज तेल में डुबोया या पोंछा जाता है;
• धातु की शीट को उचित तापमान तक गर्म करें (यह विभिन्न धातुओं और मिश्र धातुओं के लिए भिन्न हो सकता है);
• इसके बाद, वे ठंडे तेल में कठोरीकरण कर सकते हैं (धातु के “तड़के” से बचने के लिए)।

धातु उत्पाद की सतह पर परिणामी ऑक्साइड परत पानी के प्रति पूरी तरह प्रतिरोधी होती है और इसमें यांत्रिक तनाव के प्रति भी उच्च प्रतिरोध होता है।

तालिका 1.

ऑक्साइड फिल्में अलग-अलग दरों पर बनती हैं और निम्नलिखित कारकों से प्रभावित होती हैं:

1. भाग का सख्त होना (सख्त होने की उपस्थिति तड़के की उपस्थिति को तेज करती है);
2. संदूषकों की उपस्थिति (गर्म करने पर, संदूषक कार्बनीकृत हो जाते हैं और ऑक्साइड फिल्म की एक समान परत के निर्माण को जटिल बना देते हैं);
3. खुरदरापन। असमान सतहों वाली वर्कपीस पर एक घनी परत बन जाती है, और परिणामस्वरूप बनने वाले सुंदर इंद्रधनुषी रंग अदृश्य हो सकते हैं। दूसरी ओर, पॉलिश किया हुआ भाग सतहों पर जल्दी ही ऑक्साइड की एक समान, पतली परत बना लेता है;
4. तापन तकनीकें। पुर्जों को गर्म करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले उपकरणों के आधार पर, ऑक्साइड फ़िल्में अलग-अलग दरों और मोटाई पर बनती हैं। ऐसे उपकरणों का इस्तेमाल करना सबसे अच्छा है जो स्थिर तापमान नियंत्रण और रखरखाव की सुविधा प्रदान करते हों।

पतली ऑक्साइड फ़िल्में कम तरंगदैर्ध्य वाले प्रकाश को अवशोषित करती हैं, लेकिन लंबी तरंगदैर्ध्य वाले प्रकाश को परावर्तित कर देती हैं। धातु के पुर्जों का रंग ऑक्साइड फ़िल्म के तापमान और घनत्व के आधार पर बदलता है। ऑक्साइड फ़िल्म जितनी मोटी होगी, रंग उतना ही हल्का होगा। जब स्पेक्ट्रम की लंबी तरंगदैर्ध्य परावर्तित होती हैं, तो नीला या बैंगनी रंग बनता है। यदि ऑक्साइड फ़िल्म छोटी तरंगदैर्ध्य को परावर्तित करती है, तो धातु की सतह पीली हो जाती है। हल्के रंग उच्च तापन तापमान के अनुरूप होते हैं, जबकि हल्के रंग निम्न तापमान के अनुरूप होते हैं। इसी कारण से, कई कारीगर अक्सर पुर्जों, स्टील के टुकड़ों और टर्निंग के दौरान इस्तेमाल होने वाले काटने वाले औज़ारों के सख्त होने की मात्रा निर्धारित करने के लिए तापानुशीतन रंगों का उपयोग करते हैं।

इन कारकों के बावजूद, टेम्परिंग रंगों का उपयोग करके धातु के तापमान को सटीक रूप से निर्धारित करना असंभव है, क्योंकि निम्नलिखित कारक इस सूचक के मूल्य को प्रभावित करते हैं:

• तापन समय: वह समयावधि जिसके दौरान धातु का कोई भाग ऊष्मा स्थानांतरण के अभाव में परिवेश के तापमान तक गर्म हो जाता है।
• धातु में विभिन्न अशुद्धियों की उपस्थिति;
• उस कमरे में प्रकाश व्यवस्था की सुविधाएँ जहाँ वेल्डिंग या वर्कपीस की कठोरता का कार्य किया गया था;
• तापन दर: किसी उत्पाद के तापन के दौरान प्रति इकाई समय में उसके तापमान में होने वाला परिवर्तन।

आधुनिक उपकरणों में, पाइरोमीटर काफी सटीक तापमान निगरानी प्रदान करते हैं। ये लेज़र किरणों का विश्लेषण करके काम करते हैं। ये उपकरण विशेष सेंसर से लैस होते हैं जो परावर्तित लेज़र किरणों का विश्लेषण करते हैं और धातु का तापमान प्रदर्शित करते हैं, जो मापी गई विकिरण विशेषताओं के अनुरूप होता है।

औज़ारों और उपकरणों के उत्पादन में टार्निशिंग तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह तकनीक तांबे, लोहे, एल्युमीनियम और पीतल के साथ काम करते समय विशेष रूप से आम है।

कठोरीकरण से धातु की सतह के निम्नलिखित मापदंडों में सुधार होता है:

धूमिल धातु का रंग और उसका तापमान या धातु के धूमिल रंगों का तापमान

जैसा कि ऊपर वर्णित सामग्री से पहले ही स्पष्ट हो चुका है, वर्कपीस के गर्म होने के दौरान धातु का तापमान और रंग बदलता रहता है। यह ध्यान रखना ज़रूरी है कि धातु का टेम्परिंग तापमान प्रत्येक मिश्र धातु और धातु के प्रकार के लिए धूमिल रंग अलग-अलग होता है। इसलिए, रंग-तापमान संबंधों की कई तालिकाएँ और सूचियाँ उपलब्ध हैं। नीचे विभिन्न मिश्र धातुओं के लिए धातु धूमिल रंगों की तालिकाएँ दी गई हैं।

स्टील टेम्परिंग रंग पैमाना

कार्बन स्टील्स के लिए, रंगों और संगत तापमानों के बीच निम्नलिखित संबंध दिया जा सकता है:

कार्बन स्टील के लिए टेम्पर रंग तापमान
रंग	तापमान सीमा, °C
नीबू का	220 – 229
पीला (भूसे का रंग)	230 – 245
सोना	246 – 255
मिट्टी जैसा या भूरा	256 – 264
लाल या लाल-नारंगी	265 - 274
बैंगनी	275 – 279
बिल्लौर	280 – 289
स्वर्गीय	290 – 294
ट्विटर	295 – 299
इंडिगो क्रेयोला	300 – 309
हल्का नीला रंग	310 – 329
अक्वामरीन	320–339

 

12Kh18N10T स्टेनलेस स्टील ब्लैंक्स पर, जिनमें 18% क्रोमियम, 10% निकल और 1% टाइटेनियम (GOST 5632-2014 से लिया गया) होता है, तापानुशीतन के रंग तापमान के आधार पर थोड़े अलग ढंग से बदलेंगे। मुख्य अंतर तापमान का है। यह संक्षारण और ऊष्मा प्रतिरोध द्वारा समझाया गया है। इसलिए, गर्म करने और ठंडा करने के दौरान, मिश्र धातु के कण और ऑक्सीजन धीमी गति से परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे ऑक्साइड फिल्म का निर्माण धीमा हो जाता है।

धातु धूमिल रंगों की निम्नलिखित तालिका स्टेनलेस स्टील उत्पादों में रंग परिवर्तन की विशेषताओं को दर्शाती है:

स्टेनलेस स्टील के लिए तापमान
रंग	तापमान सीमा, °C
हल्का पुआल	300 – 399
सुनहरा	400 – 499
मिट्टी जैसा या भूरा	500 – 599
लाल या बैंगनी	600 – 699
नीला या काला	700 – 779

स्टेनलेस स्टील के वर्कपीस की सतहों पर इंद्रधनुषी धारियाँ दिखाई दे सकती हैं। ये धारियाँ तब दिखाई देती हैं जब उत्पाद को क्वथनांक (100°C) तक गर्म किया जाता है। ये इंद्रधनुषी धारियाँ धातु के क्रिस्टल जालक में परिवर्तन के कारण होती हैं।

वर्कपीस की सतह पर इंद्रधनुषी रंग स्टेनलेस स्टील के अधिक गर्म होने का संकेत नहीं देता है।