Convertidor de longitud y distancia Convertidor de masa Convertidor de medidas de volumen de productos a granel y productos alimenticios Convertidor de área Convertidor de volumen y unidades de medida en recetas culinarias Convertidor de temperatura Convertidor de presión, estrés mecánico, módulo de Young Convertidor de energía y trabajo Convertidor de potencia Convertidor de fuerza Convertidor de tiempo Convertidor de velocidad lineal Convertidor de ángulo plano Eficiencia térmica y eficiencia de combustible Convertidor de números en varios sistemas numéricos Convertidor de unidades de medida de cantidad de información Tipos de cambio Tallas de ropa y calzado de mujer Tallas de calzado y ropa de hombre Convertidor de velocidad angular y frecuencia de rotación Convertidor de aceleración Convertidor de aceleración angular Convertidor de densidad Convertidor de volumen específico Convertidor de momento de inercia Convertidor de momento de fuerza Convertidor de par Convertidor de calor específico de combustión (en masa) Convertidor de densidad de energía y calor específico de combustión (en volumen) Convertidor de diferencia de temperatura Coeficiente de convertidor de expansión térmica Convertidor de resistencia térmica Convertidor de conductividad térmica Convertidor de capacidad calorífica específica Convertidor de exposición de energía y potencia de radiación térmica Convertidor de densidad de flujo de calor Convertidor de coeficiente de transferencia de calor Convertidor de caudal volumétrico Convertidor de caudal másico Convertidor de caudal molar Convertidor de densidad de flujo másico Convertidor de concentración molar Convertidor de concentración másica en solución Dinámico (absoluto) Convertidor de viscosidad Convertidor de viscosidad cinemática Convertidor de tensión superficial Convertidor de permeabilidad al vapor Convertidor de densidad de flujo de vapor de agua Convertidor de nivel de sonido Convertidor de sensibilidad del micrófono Convertidor de nivel de presión sonora (SPL) Convertidor de nivel de presión sonora con presión de referencia seleccionable Convertidor de luminancia Convertidor de intensidad luminosa Convertidor de iluminancia Convertidor de resolución de gráficos por computadora Convertidor de frecuencia y Convertidor de longitud de onda Potencia de dioptrías y longitud focal Potencia de dioptrías y aumento de lente (×) Convertidor de carga eléctrica Convertidor de densidad de carga lineal Convertidor de densidad de carga superficial Convertidor de densidad de carga volumétrica Convertidor de corriente eléctrica Convertidor de densidad de corriente lineal Convertidor de densidad de corriente superficial Convertidor de intensidad de campo eléctrico Convertidor de voltaje y potencial electrostático Convertidor de resistencia eléctrica Convertidor de resistividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Capacitancia eléctrica Convertidor de inductancia Convertidor de calibre de alambre americano Niveles en dBm (dBm o dBm), dBV (dBV), vatios, etc. unidades Convertidor de fuerza magnetomotriz Convertidor de intensidad de campo magnético Convertidor de flujo magnético Convertidor de inducción magnética Radiación. Convertidor de tasa de dosis absorbida de radiación ionizante Radiactividad. Convertidor de desintegración radiactiva Radiación. Convertidor de dosis de exposición Radiación. Convertidor de dosis absorbida Convertidor de prefijo decimal Transferencia de datos Convertidor de unidades de procesamiento de imágenes y tipografía Convertidor de unidades de volumen de madera Cálculo de masa molar Tabla periódica de elementos químicos por D. I. Mendeleev
1 kelvin [K] = 1 grado Celsius [°C]
Valor inicial
Valor convertido
grado kelvin grado Celsius grado Celsius (centígrados) grado Fahrenheit grado Rankine grado Reaumur
Sistema métrico y SI
Lea más sobre la diferencia de temperatura y el convertidor de diferencia de temperatura
información general
Este convertidor de diferencia de temperatura se diferencia de un convertidor de temperatura en que le permite comparar el rango de temperatura en diferentes escalas. Por ejemplo, en un convertidor de temperatura, 5 °C = 41 °F, y en este convertidor de diferencia de temperatura, un intervalo de 5 °C es igual a un intervalo de 9 °F. Es decir, si, por ejemplo, aumentas la temperatura de 0 °C a 5 °C, entonces en la escala Fahrenheit aumentará de 32 °F a 32 + 9 = 41 °F. Un ejemplo similar: una diferencia de temperatura de 100 °C es igual a una diferencia de 180 °F, es decir, si elevas la temperatura de 0 °C a 100 °C, entonces en la escala Fahrenheit aumentará de 32 °F a 32 + 180 = 212 °F.
En la vida cotidiana, en la naturaleza y en la ciencia y la tecnología, las diferencias de temperatura y los intervalos de temperatura son de gran importancia. Por ejemplo, la climatología monitorea los cambios en la diferencia entre las temperaturas promedio anuales, las temperaturas en determinadas épocas del año y otras características climáticas. Esto ayuda a identificar cambios en los patrones climáticos, como los causados por el calentamiento global. Al cocinar, los alimentos se cocinan y los rangos de temperatura dentro de los cuales se calientan afectan el sabor y si los microorganismos que son peligrosos para los humanos pueden destruirse a esa temperatura. En la naturaleza, los rangos de temperatura de una sustancia afectan su estado de agregación. No todos estos son ejemplos en los que las diferencias de temperatura juegan un papel importante, pero este artículo describe dos ejemplos recientes de cocción y estados de la materia.
Cambio en el estado de agregación de una sustancia.
Para cada sustancia, existen rangos de temperatura en los que se encuentra en uno de los tres estados de agregación: en forma cristalina, líquida o gaseosa. La temperatura a la que los sólidos se convierten en líquidos se llama punto de fusion, y la temperatura a la que el líquido se evapora y se convierte en gas se llama punto de ebullición. El rango de temperatura para cada estado de agregación, así como el punto de fusión y el punto de ebullición, dependen de la presión. Suelen hablar de puntos de ebullición y fusión a presión atmosférica normal. En este caso el punto de ebullición se llama punto de ebullición normal, y el punto de fusión se llama punto de fusión normal.
A temperaturas suficientemente altas, las sustancias adquieren propiedades especiales: en este caso los líquidos y los gases se comportan de la misma manera. Esta condición se llama punto crítico.
Normalmente, las sustancias en estado sólido, líquido y gaseoso existen en ciertos rangos de temperatura y cierta presión, pero a veces se produce un cambio en el estado de agregación a otras temperaturas. Por ejemplo, los líquidos suelen evaporarse a temperaturas inferiores a su punto de ebullición. Esta evaporación es un proceso más lento en comparación con la evaporación durante el proceso de ebullición.
Presión y ebullición del agua.
Mucha gente conoce los puntos de congelación y ebullición del agua a presión atmosférica normal. El punto de fusión normal del hielo (y el punto de congelación del agua) es 0°C (32°F), y el punto de ebullición normal es 100°C (212°F).
Al escalar cimas, los escaladores suelen estar expuestos a una baja presión atmosférica. En estas condiciones, el agua hierve a temperaturas más bajas. El punto de ebullición disminuye 1°C cada 285 metros (935 pies). Por ejemplo, en la cima del Everest (8.848 metros o 29.029 pies), el agua hierve a una temperatura 71°C (160°F). En altitudes más altas sobre el nivel del mar, es necesario cocinar los alimentos por más tiempo o usar ollas a presión portátiles; reducen el tiempo de cocción, ya que la presión en ellas aumenta artificialmente y, con ella, también aumenta el punto de ebullición.
El punto de ebullición del agua a una determinada presión es la temperatura máxima que puede alcanzar el agua en esas condiciones. Es por eso que la altitud sobre el nivel del mar y, en consecuencia, la presión atmosférica afectan principalmente la cocción con agua, por ejemplo, hirviendo. La temperatura máxima del aire no se ve afectada por la presión, por lo que los métodos de cocción "secos", como el horneado, prácticamente no se diferencian de cocinar al nivel del mar.
Un aumento de presión, por el contrario, aumenta el punto de ebullición del agua, haciéndola más alta que 100°C (212°F). Esto acelera significativamente el proceso de cocción. Las ollas a presión funcionan según este principio: el vapor generado durante el proceso de cocción permanece en el interior, aumentando así la presión y, en consecuencia, la temperatura.
Diferencias de temperatura e intervalos de temperatura al cocinar.
En la cocina los rangos de temperatura son muy importantes, ya que la elección de la temperatura durante la cocción afecta a su consistencia y sabor. La temperatura tiene un efecto particularmente fuerte sobre las proteínas que se encuentran en los alimentos, ya que las proteínas se comportan de manera diferente a diferentes temperaturas. A temperatura ambiente, la molécula de proteína se retuerce formando una bola y mantiene su forma debido a los enlaces químicos dentro de la molécula. Al aumentar la temperatura, estos enlaces se debilitan y la molécula se desenrolla y endereza gradualmente. Esto afecta el sabor, la consistencia y la textura del producto. Este proceso se llama desnaturalización o coagulación de proteínas. Si la temperatura se eleva aún más, las moléculas desenrolladas se combinan con otras moléculas y cambian aún más la estructura de la proteína. Así es como los productos adquieren el conocido sabor "listo". Este proceso se ve afectado no sólo por la temperatura, sino también por el tiempo de cocción. La desnaturalización también puede ocurrir cuando las proteínas entran en contacto con alimentos ácidos.
cocinar huevos
Si hierves o fríes huevos a una temperatura 63°C a 65°C (145°F a 150°F), luego poco a poco comienzan a espesarse, a medida que comienza el proceso de desnaturalización de las proteínas que contienen. En algunas recetas, los huevos se cocinan a esta temperatura para producir una yema semilíquida y una clara ligeramente más líquida. De esta manera se preparan los huevos pasados por agua, así como los “onsen-tamago” (del japonés “huevos de aguas termales”) de consistencia similar. El onsen tamago se preparaba originalmente en aguas termales de Japón, de ahí su nombre. Suelen servirse en el desayuno junto con arroz, sopa de miso, pescado al horno y verduras encurtidas.
Los huevos se endurecen a temperaturas entre 70 °C y 73 °C (158 °F y 165 °F). Si los cocinas durante mucho tiempo a una temperatura 100°C (212°F) o más, pierden su suavidad y se vuelven “gomosos”.
cocinar carne
Las reacciones químicas que ocurren en las proteínas de la carne durante el tratamiento térmico cambian su color. El grado de preparación de la carne también puede determinarse por la temperatura a la que se cocinó. A menudo se utiliza un termómetro para alimentos para determinar si la carne está cocida. Esto es especialmente útil al cocinar cortes gruesos de carne, como rosbif, carne al horno o aves. En este caso es importante medir la temperatura en el interior de la carne y no en la superficie, ya que el interior se calienta más lentamente que el exterior y su temperatura siempre es más baja.
En 50°C (120°F) la carne adquiere un tinte rosado o blanco. Si lo cocinas a temperatura más baja, desde 46°C a 49°C (115°F a 120°F), obtendrás carne muy rara, azul o azul, frita por fuera y cruda por dentro. Si la temperatura dentro de la carne ha alcanzado 52°C a 55°C (130°F a 140°F), obtendrás carne rara, también conocida como rara o saignant.
A medida que aumenta la temperatura, la carne se dorará y quedará crujiente, especialmente entre 55°C y 60°C (130°F y 140°F). A esta temperatura, la carne queda medio cruda, es decir, medio cocida o al punto. El color de la carne se oscurece como resultado de la oxidación del hierro, que se encuentra en las proteínas del tejido muscular. En esta etapa de la cocción, la carne suelta sus jugos y su estructura comienza a cambiar.
A medida que la carne se calienta hasta 70°C (160°F), se vuelve más suave a medida que las moléculas de colágeno, la sustancia responsable de la resistencia estructural de la carne, se destruyen gradualmente. Durante este proceso, el colágeno se convierte en gelatina. Debido a que se trata de un proceso largo, las carnes más duras, como las carnes con tejido muscular que han sido muy utilizados por el animal, o la carne de animales más viejos, deben cocinarse por más tiempo. Para que la carne quede más suave, también puedes cortarla en trozos pequeños. La temperatura en la pieza reducida aumenta más rápido y ayuda a acelerar el proceso de conversión del colágeno en gelatina cuando se expone a la temperatura.
Si cocinas carne a temperaturas muy altas. 140°C a 150°C (285°F a 302°F), entonces también se forma una costra marrón, pero esto no se debe a la oxidación. En este caso, se produce una reacción química de Maillard, una reacción entre aminoácidos y azúcares. Cambia el sabor de la carne y otros alimentos al conocido sabor "frito" u "horneado", y hace que la superficie de la carne y otros alimentos se dore. Esta reacción también ocurre al hornear pan, hacer jarabe de arce, cocinar granos de café y en muchos otros casos.
La carne puede dorarse debido a otra reacción: la caramelización. Ocurre a temperaturas entre 110 °C y 160 °C (230 °F y 320 °F), dependiendo de los azúcares contenidos en el producto. Durante esta reacción, los azúcares se vuelven marrones y adquieren un sabor parecido al caramelo. Esta reacción ocurre en cualquier alimento que contenga azúcar.
Seguridad alimenticia
Los alimentos se cocinan no sólo para mejorar su sabor, sino también para matar las bacterias que contienen. Si los alimentos se consumen crudos (por ejemplo, pescado en sushi o carne cruda), a veces se congelan con el mismo propósito. La salmonella, que se encuentra en los huevos, la carne, el pescado, los productos lácteos e incluso en algunas verduras, puede eliminarse calentando los alimentos a una temperatura de 65°C a 70°C (150°F a 160°F). A 70°C (160°F) estas bacterias mueren instantáneamente, pero a temperaturas más bajas el tiempo de cocción debe ser mayor. Solía ser que podías deshacerte de la salmonella en los huevos simplemente lavando el exterior de los huevos crudos, es decir, limpiando las cáscaras. Ahora se sabe que la salmonella también puede infectar el interior del huevo, por lo que es necesario un tratamiento térmico por razones de seguridad.
Otro microorganismo peligroso para la salud es la E. coli. Se encuentra en la carne cruda, los productos lácteos, las verduras y las frutas. El tratamiento térmico a 71°C (160°F) mata este organismo.
Salmonella y E. coli pueden causar malestar estomacal, náuseas y diarrea en humanos. Estos síntomas desaparecen en muchas personas después de una semana, incluso sin tratamiento, pero en algunos casos la infección es bastante peligrosa y el paciente ingresa en el hospital. En los casos más graves, la muerte es posible. Para evitar esta contaminación, debes seguir las reglas de seguridad y cocinar los alimentos. Esto es especialmente importante si estos productos están destinados a personas en riesgo: niños, mujeres embarazadas, ancianos y personas con sistemas inmunitarios debilitados. Existe una enorme variedad de formas de preparar y procesar carne, huevos, lácteos y otros productos, por lo que siempre hay una receta adecuada hasta para la persona más exigente, por lo que es mejor no poner en riesgo tu salud consumiendo alimentos no procesados.
La infección por E. coli y salmonella también se puede prevenir pasteurizando productos alimenticios. Durante este proceso, la leche, los jugos y otros productos se calientan a una temperatura determinada durante un período de tiempo determinado. Por ejemplo, la leche se puede calentar durante 30 minutos a 63°C (145°F), 15 segundos a las 72°C (161°F) o 2 segundos en 138°C (280°F). Durante la pasteurización, se produce la desnaturalización de las enzimas dentro de los microorganismos. En este caso, el agua de las células bacterianas se expande y daña o destruye las paredes de estas células. Cuando se exponen a altas temperaturas durante la pasteurización, la estructura de las proteínas en las células bacterianas cambia, debilitando aún más las paredes de estas células. La pasteurización no mata todas las bacterias, pero reduce su número tanto que la probabilidad de propagación de infecciones se reduce significativamente. Gracias a la pasteurización, la leche es uno de los alimentos más seguros si se conserva en el frigorífico y se consume antes de la fecha de caducidad.
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CALENTAMIENTO AL TRATAR METALES A PRESIÓN
Los metales y aleaciones se calientan antes del tratamiento a presión. aproximadamente una cierta temperaturapara aumentar su ductilidad y reducir la resistencia a la deformación.
Esta temperatura se llama Temperatura de inicio del tratamiento con presión caliente..
Sin embargo, durante el procesamiento la temperatura del metal disminuye. La temperatura mínima a la que se puede realizar el procesamiento se llama temperatura final del tratamiento a presión.
Se denomina rango de temperatura entre el inicio y el final del procesamiento, en el que el metal o aleación tiene mejor ductilidad, menor tendencia al crecimiento de grano y mínima resistencia a la deformación. rango de temperatura del tratamiento de presión caliente.
Distinguir
óptimo(válido)
Y tecnológicamente necesario rangos de temperatura para forja, estampado.
Óptimo el intervalo está determinado por la diferencia de temperaturas entre el inicio y el final de la forja, pero estas temperaturas sólo pueden determinarse con precisión sobre la base de datos específicos relacionados con el metal (desde el punto de vista metalúrgico, metalúrgico y operativo). Por ello se suelen indicar temperaturas aproximadas, que luego se afinan. El principal factor que determina estas temperaturas es la composición química de la aleación y las propiedades que determina.
El rango de temperatura del tratamiento a presión se selecciona teniendo en cuenta el diagrama de estado de las aleaciones. El acero debe deformarse en un cierto rango de temperatura, ubicado en el diagrama arriba del punto A y debajo de la temperatura de fusión. En general, la temperatura inicial del procesamiento se considera
150...200°C por debajo de la línea solidus, y al final del procesamiento - 25...50°C por encima del punto A3 (para aceros hipoeutectoides) o del punto A 1 (para aceros hipereutectoides).
Del diagrama hierro-carbono (figura 22.1) se desprende claramente que con un aumento en la cantidad de carbono en el acero, el rango de temperatura de tratamiento se estrecha (área sombreada). En este caso, la temperatura al inicio del procesamiento disminuye de manera especialmente pronunciada.
Cuando los metales y aleaciones se calientan por encima de la temperatura inicial del trabajo en caliente, comienza el crecimiento intensivo de granos de austenita.
Estructura se vuelve de grano grueso, y sucede reducción de sus propiedades plásticas. Este fenómeno se llama calentamiento excesivo. Se considera un defecto que en la mayoría de los casos puede eliminarse mediante recocido o normalización. Sin embargo, para algunos aceros (por ejemplo, cromo-níquel), la corrección del metal sobrecalentado conlleva importantes dificultades y un recocido simple resulta insuficiente.
Con un aumento adicional de la temperatura de calentamiento Se produce la fusión de los granos constituyentes fusibles. ubicados a lo largo de las fronteras. Además, la oxidación de los límites de grano por el oxígeno contenido en el espacio de trabajo del horno conduce a la formación de película de óxido quebradiza y provoca un fenómeno llamado agotamiento y acompañado de una pérdida total de plasticidad. agotamiento- matrimonio irreparable.
El calentamiento de piezas de trabajo a altas temperaturas va acompañado de otros fenómenos nocivos. El metal de la pieza de trabajo calentada, en contacto e interactuando químicamente con los gases del horno que contienen oxígeno (vapor de agua y dióxido de carbono), oxida y descarboniza. En este caso, un escala, compuesto por óxidos de hierro. Frenesí metal cuando se calienta en hornos de fuego alcanza el 3%.
Además de los gases del horno, la cantidad de incrustaciones formadas está influenciada por
temperatura de calentamiento,
composición química del metal de la pieza de trabajo y
la relación entre su superficie y su volumen.
Por ejemplo, a 1300 °C la tasa de oxidación de una palanquilla de acero es siete veces mayor que a 850...900 °C. A medida que aumenta la relación entre la superficie de la pieza de trabajo y su volumen, aumenta la cantidad de incrustaciones. A medida que aumenta el contenido de carbono en el acero, la cantidad de incrustaciones disminuye cuando se calienta. Reducir la escala y algunos elementos químicos - aluminio, cromo, silicio.
La escala tiene mayor dureza que el metal calentado, por lo tanto aumenta el desgaste de la herramienta casi el doble. Las incrustaciones degradan la calidad de la superficie; su espesor alcanza los 1,5...2 mm, lo que obliga a aumentar las tolerancias para el mecanizado posterior. Simultáneamente con el sarro, se produce la descarburación del metal. quema de carbón de la superficie de la pieza de trabajo. Capa de metal descarburado debe eliminarse por completo durante el corte.
A veces, los tecnólogos reducen el límite superior del rango de temperatura de forjado debido a la necesidad de reducir el exceso. escalada o descarbonización metal Esta reducción es más significativa para piezas de gran tamaño, ya que calentarlas requiere un tiempo de permanencia prolongado en el horno.
En forja de metal fundido (lingotes)) la temperatura de inicio de la forja puede ser ligeramente aumentado.
Solicitud modo de calentamiento acelerado También te permite aumentar límite superior del rango de temperatura, pero en todos los casos el metal debe resistir las deformaciones previstas por el proceso tecnológico sin agrietarse. Si se requieren pequeñas deformaciones al inicio de la forja, se pueden realizar a temperaturas superiores a las de la forja con grandes deformaciones.
Límite inferior de temperaturas de forjado., los estampados son más difíciles de especificar. Aquí es necesario tener en cuenta no sólo la composición del acero (hipereutectoide o hipoeutectoide), sino también el volumen de la forja, la calidad del metal requerido, la presencia o ausencia de tratamiento térmico de la forja, el método de enfriamiento (incluido el uso de calor de forja para tratamiento térmico, etc.).
Al establecer temperaturas de forja, es importante tener en cuenta los requisitos para las propiedades mecánicas del metal, teniendo en cuenta la naturaleza del funcionamiento de la pieza.
Si se proporciona tratamiento térmico para una pieza determinada, por ejemplo, temple y revenido, entonces la temperatura seleccionada correctamente al final de la forja o estampación (por encima del punto A r 3 para acero de medio carbono) permite que el calor de forja se utilice para el calor posterior. tratamiento. Si no se proporciona tratamiento térmico, entonces el límite inferior del rango de temperatura de forja está limitado por las condiciones para obtener granos finos. Para piezas forjadas pequeñas (que pesan hasta 1000 kg), la temperatura al final de la forja y el estampado puede ser alta (200...300 °C por encima del punto A r 3) o baja (cerca de este punto). A pesar de que a altas temperaturas al final de la forja o estampado el grano será grande, como resultado del enfriamiento rápido es posible obtener una estructura fina de la aleación y las propiedades mecánicas correspondientes. La alta temperatura al final del procesamiento ayuda a mejorar los indicadores técnicos y económicos de producción (aumento de la productividad, reducción del consumo de energía). Es necesario seleccionar una relación de temperatura y deformaciones finales que asegure la estructura óptima. Debe tenerse en cuenta que el acero sometido a deformación en el rango de valores críticos de deformación (4...10%) tendrá una estructura de grano grueso indeseable después de la recristalización.
Es deseable que el metal esté en un estado monofásico en el rango de temperatura del tratamiento a presión. En estado de dos o múltiples fases, con baja plasticidad de una de las fases, es posible la destrucción del metal. Una excepción son los aceros hipoeutectoides, que a temperaturas del estado de dos fases entre las líneas GS y PS (ver Fig. 22.1) tienen suficiente ductilidad. Esta plasticidad también es característica de los aceros hipereutectoides a temperaturas superiores a 750 °C, en las que se fija una estructura bifásica de austenita + cementita secundaria entre las líneas ES y SK. La cementita se ubica en forma de red a lo largo de los límites de los granos y reduce la ductilidad del acero. Sin embargo, tras la destrucción de esta red mediante tratamiento a presión, se restablece la plasticidad del acero.
La forja y estampado de acero con medio contenido de carbono termina por encima del punto A r 3, lo que garantiza una estructura estable de grano fino del acero. Para acero con bajo contenido de carbono (hasta 0,3% C), se permite una región de temperatura más baja al final de la forja y el estampado (en el intervalo entre los puntos Ar 3 y Ar 1), especialmente para piezas forjadas grandes. En este caso, el tamaño de grano final es menor que cuando la forja se completa a una temperatura superior al punto Ar 3. Para el acero hipereutectoide, en el que la fase libre estructural es cementita quebradiza, la temperatura al final de la forja, el estampado debe ser como lo más bajo posible, y el enfriamiento de las piezas forjadas debe ser rápido evitando la formación de una red de cementita a altas temperaturas al final del procesamiento. Para destruir la malla de cementita, la forja y el estampado deben completarse en el rango de temperatura de los puntos críticos A rm -A ri. En este caso, antes de recocer acero sobre perlita granular, no es necesario realizar una normalización y se puede utilizar calor de forja para el recocido. El final de la forja y estampación del acero hipereutectoide lo más cerca posible del punto Ar 1 es inaceptable para acero con un alto contenido de carbono, en el que, debido a la grafitización, se puede formar un defecto como una "fractura negra".
En condiciones de taller, el rango de temperaturas de forjado a veces se especifica basándose en razones subjetivas. El final del estampado se ajusta en función de la vida útil de la herramienta. Los troqueles calentados se "encogen" rápidamente al estampar una pieza de trabajo enfriada debido a un aumento significativo en la resistencia a la deformación. A veces, el aumento de la temperatura de estampado se debe a una potencia insuficiente del equipo utilizado.
Como puede verse en el gráfico de la Figura 22.1, el rango máximo de temperatura de forjado para acero con bajo contenido de carbono es -500 °C, para acero eutectoide - 400...450 °C, hipereutectoide - 200...300 °C. En el caso del acero de alta aleación, este rango de temperatura es aún menor. Por ejemplo, para el acero resistente al calor es de 100... 150 °C.
El rango de temperatura de forjado suele aclararse durante los siguientes estudios de laboratorio:
determinar la ductilidad del acero durante el recalcado hasta que aparezca la primera grieta dentro del rango aproximado de temperaturas de forjado;
construir una curva de cambio resistencia al impacto en el mismo rango de temperatura;
determinar resistencia a la deformación a temperaturas del final aproximado de la forja, estampación;
están construyendo gráfico de recristalización metal después del procesamiento con diversos grados de deformación.
De hecho, el rango de temperatura de forjado utilizado puede coincidir exactamente con el rango óptimo sólo en un caso particular cuando el tiempo tK empleado en forjar, estampar y el tiempo de enfriamiento del acero t0 en el rango de temperatura de forjado bajo condiciones de procesamiento dadas son iguales. Ambos valores pueden variar significativamente según la complejidad de la forja y el ritmo de trabajo, según el grado de mecanización del proceso y la velocidad del equipo. si tk< t 0 , что часто встречается при штамповке, то допустимый интервал температур не используется и технологу следует решить вопрос, за счет какой из температур сократить этот интервал. Высокий нагрев металла без достаточной его проковки не обеспечивает необходимого качества металла даже за счет регулирования скорости охлаждения, поэтому в подобных случаях, чтобы избежать дополнительной термической обработки, приходится сокращать интервал температур за счет снижения верхнего порога температуры процесса. Если t K >t 0, entonces la forja se lleva a cabo en dos o más pasos.
Los rangos de temperatura para forjar y estampar diversos aceros aleados y aleaciones se indican en literatura especializada y libros de referencia.
La capacidad de los metales y aleaciones para someterse a diversos tipos de tratamiento a presión se caracteriza por su ductilidad y resistencia a la deformación. Para aumentar la ductilidad, es decir, aumentar la ductilidad y reducir la resistencia a la deformación, se suele aumentar la temperatura del metal.
La temperatura de calentamiento es diferente para diferentes metales. Esta temperatura tiene límites inferior y superior, entre los cuales se encuentra el rango de temperatura de estampación, es decir, el rango de temperatura en el que es aconsejable realizar la estampación en caliente.
Se obtienen piezas forjadas de metal de buena calidad a determinadas temperaturas. En este caso, el límite inferior está determinado por la temperatura de las transformaciones de fase.
El rango de temperatura del estampado volumétrico en caliente depende principalmente de la composición química del metal y de otras propiedades determinadas por esta composición. El rango de temperatura está determinado por una serie de pruebas.
Para determinar el rango de temperatura óptimo se considera el cambio de las características mecánicas en función de la temperatura.
El metal real es un grupo de granos: cristales de varios tamaños, formas y direcciones de ejes cristalográficos. Esta estructura se llama policristalina.
Los metales y aleaciones en condiciones normales tienen una estructura cristalina. La deformación en caliente de un policristal se produce cuando el metal recibe una estructura total o parcialmente recristalizada. La recristalización elimina el endurecimiento y elimina la distorsión de las formas de los granos.
Sin embargo, a temperaturas cercanas a la combustión, se observa un gran crecimiento de grano y la formación de una estructura metálica de grano grueso: sobrecalentamiento del metal. A partir de una estructura de grano grueso siempre es posible obtener una estructura de grano fino. Esto conduce a una estructura del metal de forja de grano grueso y de menor calidad. Por lo tanto, es necesario establecer el límite superior del rango de temperatura de estampado por debajo de la temperatura a la que el grano crece intensamente.
A temperaturas superiores a 1470 grados y cerca del punto de fusión, aparece una zona de fragilidad del metal: la zona de quemado. Al quemarse, el oxígeno se difunde en el metal y oxida los límites de los granos, que se funden, ya que los óxidos de hierro tienen un punto de fusión más bajo que el propio metal. No es posible estampar en caso de quemado. Por tanto, el límite superior del rango de temperatura no debe estar por debajo de la zona de quemado.
A temperaturas de 750 a 800 grados, la resistencia a la deformación permanece relativamente constante, pero la ductilidad disminuye. Esto se explica por las transformaciones de fase que ocurren en el metal. La estructura más plástica es la estructura austenita. En presencia de una estructura de dos fases, la plasticidad disminuye. Los aceros con bajo contenido de carbono y al carbono a temperaturas de 1100 - 1200 C tienen una estructura puramente austenítica. Debido a la estructura monofásica y a la mayor ductilidad, se puede tomar una temperatura de 1200 C como el límite superior del rango de temperatura de deformación para los aceros al carbono. El acero con alto contenido de carbono a 1100 C tiene una estructura de dos fases: austenita y cementita, esta última forma una red frágil a lo largo de los límites de los granos. Para hacer que el acero sea dúctil, la red de cementita debe triturarse para que la cementita forme granos individuales en el metal de forja. Al mismo tiempo, la dureza y resistencia de los metales seguirán siendo altas.
El límite superior de las temperaturas de deformación para el acero con alto contenido de carbono debe tomarse como 1100 C y la presión debe aplicarse con cuidado, teniendo en cuenta el hecho de que la ductilidad se reduce debido a la presencia de una estructura de dos fases.
El límite inferior de las temperaturas de deformación debe ser mayor que las temperaturas de las transformaciones de fase. Al establecer el límite inferior de temperaturas de estampado, es necesario tener en cuenta la masa de la forja, la presencia o ausencia de tratamiento térmico posterior, el método de enfriamiento, etc. Entonces, con una gran masa de forja y una temperatura alta al final del proceso de estampado, la forja se enfría lentamente y lo que ha sido aplastado por la deformación puede volver a crecer. Con una masa de forjado pequeña, de hasta 100 kg, la temperatura al final del estampado puede ser mayor, pero debido al rápido enfriamiento, el grano no tiene tiempo de crecer y queda triturado.
El estampado de aceros a temperaturas inferiores a 723 C provoca su endurecimiento. Algunos metales y aleaciones no sufren transformaciones de fase. En este caso, el límite inferior de temperatura está determinado precisamente por el endurecimiento.
Los datos sobre el rango de temperatura de estampado se pueden encontrar en los libros de referencia correspondientes.
En los talleres de forja en caliente se utilizan hornos semimetódicos y hornos de solera rotativa, que son un tipo de hornos semimetódicos.
Además de los hornos de llama, para calentar pequeñas piezas de metales y aleaciones ferrosas y no ferrosas se utilizan hornos eléctricos de resistencia. Cuando se calienta en estos hornos, se generan muchos menos desechos que en los hornos de fuego. La temperatura en los hornos eléctricos se mantiene automáticamente de acuerdo con el modo especificado.
En los dispositivos calefactores eléctricos, el calor se libera directamente a la pieza de trabajo. Las instalaciones de calentamiento por inducción y calentamiento por resistencia de contacto se utilizan ampliamente en la industria. En los dispositivos de calefacción eléctrica, la velocidad de calentamiento de las piezas de trabajo es de 8 a 10 veces mayor y los desechos metálicos son de 4 a 5 veces menores que con el calentamiento en horno. La virtual ausencia de incrustaciones en la pieza de trabajo reduce el desgaste de las matrices y permite estampar piezas forjadas precisas. En algunos casos, estas instalaciones se utilizan de manera más ventajosa para calentar piezas de trabajo para forja en caliente. La calefacción eléctrica mejora las condiciones sanitarias e higiénicas de trabajo debido a la ausencia de radiación y formación de gases.
Una instalación de calentamiento por inducción dispone de un inductor en forma de espiras de tubo de cobre por donde circula agua para su refrigeración y un generador para producir corrientes de alta frecuencia o industriales. Cuando una corriente alterna pasa a través de un inductor, aparece un campo de inducción alterno alrededor de sus espiras. Cuando se instala una pieza de trabajo en el inductor, se excitan corrientes parásitas en este último, calentándolo.
La forma y el tamaño de las piezas de trabajo influyen en el calentamiento: cuanto más corta sea la longitud, más rápido será el calentamiento. Cuando la longitud de la pieza de trabajo es mayor que tres diámetros de la pieza de trabajo, cambios adicionales en la longitud no afectan la velocidad de calentamiento.
Cuanto mayor sea la superficie calentada de la pieza de trabajo, más calor se transferirá a la pieza de trabajo y más rápido se producirá el calentamiento. Cuanto mayor sea el tamaño de la pieza de trabajo, mayor será el tiempo de calentamiento debido al hecho de que el área de superficie por unidad de volumen de la pieza de trabajo calentada será menor.
La conductividad térmica, la capacidad calorífica y la densidad de la pieza de trabajo afectan el calentamiento.
Cuanto mayor es la conductividad térmica, más rápido se elimina el calor de la superficie y se transfiere a la pieza de trabajo. Cuanto menor sea la conductividad térmica, mayor será el gradiente de temperatura en diferentes secciones de la pieza de trabajo.
Cuanto mayor sea la capacidad calorífica, mayor será el tiempo de calentamiento. La capacidad calorífica varía ligeramente según la temperatura.
Cuanto mayor es la densidad de la pieza de trabajo, más calor se requiere para calentar una unidad de volumen. Cuando se calienta, surgen estructuras de tensión térmica que pueden destruir el metal. Si el metal es suficientemente plástico, en los lugares de mayor tensión térmica se produce deformación plástica sin su destrucción.
Cuanto mayor sea la ductilidad del metal, mayor será la velocidad de calentamiento. Los metales y aleaciones dúctiles se pueden calentar rápidamente incluso con una conductividad térmica baja y un gradiente de temperatura grande. La ductilidad del acero aumenta a medida que se calienta a temperaturas superiores a 600 - 700 C; puede calentarse a alta velocidad.
forja en caliente
Calentar el metal antes del tratamiento a presión.
A determinadas temperaturas, los materiales plásticos tienen una alta ductilidad y una baja resistencia a la deformación. Estas temperaturas tienen límites superior e inferior, entre los cuales se encuentra el rango de temperatura del tratamiento a presión.
Durante la deformación en frío (es decir, a temperaturas para metales puros generalmente inferiores a 0,3 de temperatura de fusión absoluta), se produce el endurecimiento (endurecimiento) del metal deformado. En este caso, se observa el alargamiento de sus granos en la dirección de la deformación, se crea una cierta orientación cristalográfica de los granos (textura), se distorsionan las redes cristalográficas, se acumulan tensiones adicionales (secundarias), etc. Fenómenos. La resistencia, el rendimiento y la dureza del metal aumentan, mientras que el alargamiento, la contracción transversal y la resistencia al impacto disminuyen. A medida que aumenta la deformación, aumenta el endurecimiento, una mayor deformación se vuelve difícil y, finalmente, imposible. Entonces se produce la destrucción del metal deformado.
A medida que aumenta la temperatura de deformación, se producen procesos en el metal que impiden el endurecimiento, a saber, recuperación (reposo) y cristalización (procesos de ablandamiento).
Devolver, cuyos signos aparecen a temperaturas generalmente superiores a 0,3 puntos de fusión absolutos, consisten en una disminución de la distorsión de la red cristalográfica resultante de la deformación y una disminución de las tensiones adicionales. Sin embargo, en presencia de recuperación, todavía aparecen signos de endurecimiento, aunque en menor medida, por lo que el papel principal en el ablandamiento lo juega la recristalización, cuyos signos aparecen a temperaturas generalmente superiores a 0,4 puntos de fusión.
Recristalización Consiste en la aparición en la capa deformada del metal de nuevos centros de cristalización y el crecimiento a su alrededor de nuevos granos con una nueva orientación de la red cristalográfica y nuevos límites entre los granos. Con una recristalización completa, el metal deformado no presenta rastros de endurecimiento.
Si la recristalización no se produce por completo, se observa una disminución de la ductilidad. Esto se explica por el hecho de que el metal se vuelve heterogéneo como resultado de la presencia de granos recristalizados y no recristalizados y, a menudo, de un estado no monofásico (si la temperatura coincide con la temperatura de las transformaciones de fase). Por tanto, es necesario calentar hasta una temperatura que asegure la recristalización completa del metal durante la forja o el estampado. Esto determina el límite inferior del rango de temperatura de conformado de metal caliente.
La finalización del proceso de recristalización depende no sólo de la temperatura, sino también de la velocidad de deformación, ya que la recristalización no se produce instantáneamente. Esto explica la menor resistencia a la deformación del metal en estado caliente en una prensa que en un martillo. Al aumentar la temperatura, aumenta la plasticidad. Sin embargo, a temperaturas cercanas al punto de fusión, el metal se funde y se oxida a lo largo de los límites de los granos, la unión entre los granos se rompe y el metal pierde completamente su ductilidad y resistencia. Este fenómeno se llama agotamiento.
Por debajo de la temperatura de quemado está la temperatura calentamiento excesivo. A esta temperatura se produce en el metal un proceso de crecimiento continuo de granos (cristalización colectiva). Esta temperatura se puede llamar crítica. Al mismo tiempo, durante el tratamiento a presión se destruyen los granos. Por lo tanto, para varios metales, por ejemplo para la mayoría de los aceros, el tamaño de grano grueso no es un obstáculo al forjar y estampar. Por lo tanto, el rango superior del tratamiento con presión en caliente está por debajo de la temperatura de sobrecalentamiento o por debajo de la temperatura de quemado, dentro de la temperatura de sobrecalentamiento (dependiendo del tipo y las propiedades del metal).
Las temperaturas al principio y al final del tratamiento a presión para aleaciones con una base fluctúan marcadamente dependiendo del contenido de otros componentes en ellas. Por ejemplo, para diversas aleaciones de aluminio forjado, el límite superior está entre 470 y 500 °C, el inferior, entre 350 y 400 °C; para aleaciones de cobre, el límite superior está entre 700 - 900˚С, el límite inferior está entre 550 - 800˚С; para aleaciones de magnesio, el superior es 370 - 430˚С, el inferior es 300 - 350˚С; para aleaciones de titanio, el superior es 1000 - 1200˚С, el inferior es 700 - 950˚С; para acero, el superior es 1100 - 1300˚С, el inferior es 800 - 950˚С.
Si marcamos en el diagrama el estado de la aleación hierro-carbono y el rango de temperatura del tratamiento a presión de los aceros al carbono, entonces su límite superior estará ubicado en la curva que pasa entre 150 y 200˚C por debajo de la línea solidus. El límite inferior del rango de temperatura para los aceros al carbono corresponde aproximadamente a 800˚C, es decir aproximadamente 75°C por encima de la línea PSK. Así, el acero que contiene de 0,4% a 1% de C desde el inicio hasta el final del tratamiento a presión se encuentra en estado monofásico (austenita), mientras que el acero al carbono con menor contenido de carbono finaliza su procesamiento en presencia de dos fases: austenita y ferrito. Esto da como resultado cierto endurecimiento, que se elimina fácilmente mediante un tratamiento térmico posterior.
El acero al carbono que contiene más del 1% de C también se termina cuando contiene dos fases: austenita y cementita secundaria. Pero en este caso, el tratamiento a presión, triturando la red de cementita, tiene un efecto beneficioso sobre la estructura del acero. El rango de temperatura para la forja y estampación de metales y aleaciones no ferrosos se determina a partir del diagrama de plasticidad, curvas de flujo, diagramas de resistencia a la deformación, diagramas de estado y diagramas de recristalización.
La estructura final y las propiedades mecánicas del metal deformado dependen del régimen termomecánico del estampado en caliente, que está determinado, junto con la temperatura, por factores tales como el grado de deformación, la velocidad de deformación y el tipo de estado de tensión.
El rango de temperatura de estampación juega un papel importante en este caso: la temperatura máxima de calentamiento garantiza la mayor ductilidad del metal a procesar, y la temperatura mínima al final del estampado evita el crecimiento no deseado de grano. Los principales factores que determinan el rango permitido especificado de temperaturas de estampado son la composición química de la aleación y sus propiedades físicas.
El rango de temperatura de estampado requerido está determinado por el tiempo necesario para realizar esta operación y se encuentra dentro del rango permitido. A veces es aconsejable reducir el límite superior del rango de temperatura debido a la necesidad de reducir la incrustación o descarburación del metal.
La temperatura de estampado en caliente está entre las temperaturas de fusión y recristalización final de la aleación. Cerca de la temperatura de fusión del acero hay una región de temperaturas de quemado asociadas con la fusión y oxidación de los límites de los granos. Algo más abajo se encuentra la zona de temperaturas de sobrecalentamiento, que se caracteriza por un crecimiento significativo de los granos. Sin embargo, la estructura de grano grueso de la mayoría de los grados de acero se presta bien a la forja. En este caso, el grano se tritura.
La temperatura máxima de calentamiento puede estar en el rango de temperatura de sobrecalentamiento, que comienza en la temperatura crítica de crecimiento del grano.
El establecimiento del rango de temperatura de forja está asociado con el nombre de D.K. Chernov (1868), quien indicó que el acero debe forjarse a determinadas temperaturas que aseguren forjados de buena calidad.
Para el acero con bajo contenido de carbono, la región de temperatura de forjado coincide con la región austenítica monofásica y se extiende parcialmente a la región bifásica, donde el componente estructural libre es ferrita.
Los aceros hipereutectoides se estampan en las regiones austenítica y bifásica con cementita estructuralmente libre. El estampado de aceros de medio carbono debe terminar por encima de la línea. CA 3 , que proporciona una estructura estable de grano fino.
Para acero con bajo contenido de carbono, se permite una temperatura final de estampado más baja (entre CA 3 Y CA 1 ) especialmente para piezas forjadas grandes.
Para acero hipereutectoide, en el que la fase estructuralmente libre es cementita frágil, la temperatura al final del estampado debe ser lo más baja posible y el enfriamiento debe ser rápido para evitar la formación de una red de cementita. Sin embargo, estas recomendaciones son aceptables para acero con un alto contenido de carbono, en el que es posible una “fractura negra” debido a la grafitización.
El rango máximo de temperaturas de forjado para aceros con bajo contenido de carbono alcanza 600°, para aceros eutectoides - 400 ¼ 450°, para aceros hipereutectoides - 200 ¼ 300°. Para aceros de alta aleación y resistentes al calor se reduce a 100 ¼ 150°.
El intervalo requerido puede coincidir con el permitido solo en un caso particular cuando el tiempo empleado en el estampado es igual y el tiempo de enfriamiento de la pieza de trabajo está en el rango de temperatura de forjado. Ambos valores pueden variar significativamente dependiendo de la complejidad de la forja y del ritmo de trabajo, que depende de la mecanización del proceso y la velocidad del equipo.