Окисная плёнка и окалина: в чём разница
И окалина, и окисная плёнка — оксиды на поверхности металла. Разница в толщине и в том, при каком нагреве они появились. Окалина — толстый слой, который нарастает при горячей деформации и высокотемпературной термообработке; её видно и можно нащупать. Окисная (оксидная) плёнка намного тоньше: она образуется при более низком или коротком нагреве — при отпуске, отжиге в печи с остатками воздуха, рядом со сварным швом. Самые тонкие плёнки прозрачны и выдают себя только цветом.
Тонкая оксидная плёнка есть почти на любом металле, побывавшем на воздухе, а на алюминии, нержавейке и титане она даже защищает его от коррозии. Удалять её нужно тогда, когда она мешает следующей операции. Толстую окалину разбираем отдельно — на странице удаление окалины.
Цвета побежалости: откуда берутся
Свет отражается и от наружной поверхности плёнки, и от металла под ней. Две отражённые волны складываются, часть спектра гасится — и мы видим цвет. Чем толще плёнка, тем дальше смещается цвет: от светло-жёлтого через коричневый и пурпурный к синему и серому. Толщина плёнки зависит от температуры и времени нагрева, поэтому по цвету побежалости издавна судят о температуре отпуска.
Цвета побежалости стали — след нагрева, а не отдельный вид загрязнения. На нержавейке они к тому же означают, что слой под плёнкой обеднён хромом и хуже сопротивляется коррозии. Поэтому на нержавеющей проволоке и прутке цвета побежалости после отжига и сварки обычно снимают.
Таблица цветов побежалости стали и нержавейки
Справочные значения для нагрева на воздухе. Они ориентировочные: в разных источниках расходятся на 10–20 °C, а реальный цвет зависит ещё от времени выдержки и состава стали.
Углеродистая и инструментальная сталь
| Цвет побежалости | Температура, °C |
|---|---|
| Светло-жёлтый | 220 |
| Соломенно-жёлтый | 240 |
| Коричнево-жёлтый | 255 |
| Красно-коричневый | 265 |
| Пурпурно-красный | 275 |
| Фиолетовый | 285 |
| Васильково-синий | 295 |
| Светло-синий | 315 |
| Серый | 330 |
Аустенитная нержавеющая сталь (типа 08Х18Н10, AISI 304)
| Цвет побежалости | Температура, °C |
|---|---|
| Бледно-соломенный | 290 |
| Соломенный | 340 |
| Жёлтый | 370 |
| Коричневый | 390 |
| Пурпурно-коричневый | 420 |
| Тёмно-пурпурный | 450 |
| Синий | 540 |
| Тёмно-синий | 600 |
У нержавейки та же последовательность цветов сдвинута вверх по температуре: плёнка на ней растёт медленнее, чем на углеродистой стали.
Плёнки на нержавейке, титане и меди
- Нержавеющая сталь. Цвета побежалости после отжига, термообработки и сварки. Обычно их снимают травлением в смесях кислот или травильной пастой. Подробнее — очистка нержавеющей стали.
- Титан и его сплавы. После нагрева на воздухе — плёнка от соломенного до синего и серого цвета, после горячей деформации — более плотный окисный слой. Подробнее — очистка титана.
- Медь, латунь, бронза. После отжига на воздухе поверхность темнеет: оксиды меди дают оттенки от красно-коричневого до чёрного. Подробнее — очистка меди от окислов.
Оксидная плёнка на алюминии — отдельная тема, о ней на странице алюминий. Для цветных, редких и дорогих металлов режим очистки подбираем индивидуально, по образцу.
Удаление окисной плёнки и цветов побежалости на КС/УГОП
Привычные способы — травление кислотами или пастой, электрополировка, шлифовка и щётки. Травление требует кислот, промывки и нейтрализации. Шлифовкой и щётками трудно равномерно обработать всю поверхность длинного прутка или проволоки, а на гранях и в углах профиля остаются необработанные места.
В установке КС/УГОП пруток пачками или проволока из бухты проходят камеру, где до 16 струйных аппаратов обрабатывают металл водно-абразивной суспензией со всех сторон, включая грани и рёбра. Плёнка уходит вместе с окалиной, ржавчиной и смазкой, если они есть. Металл в камере не перегревается, поэтому новых цветов побежалости не появляется.
- Степень очистки
- Sa3
- Шероховатость
- Ra ≤ 1,0мкм
- Скорость прохода
- 5–25м/мин
- Струйных аппаратов
- до 16
Чем этот способ отличается от кислотного, подробно разобрано на странице гидроабразивная очистка вместо травления.
Активированная поверхность: что дальше
После очистки поверхность активирована и обезжирена: на ней нет ни оксидов, ни масла, и следующая операция работает прямо с металлом. Это особенно важно перед:
- цинкованием и нанесением покрытий — покрытие сцепляется с металлом, а не с плёнкой;
- азотированием — плёнка не мешает насыщению поверхности, слой растёт равномерно;
- сваркой и лазерной резкой — в шов и рез не попадают оксиды.
Активированная сталь на воздухе снова начинает окисляться. Если металл будет храниться до следующей операции, сразу после очистки его консервируют бесцветным пассиватором — подробнее в справочнике о пассивации металла.
Вопросы об окисной плёнке
Чем окисная плёнка отличается от окалины?
Толщиной и температурой образования. Окалина — толстый слой после горячей деформации и высокотемпературной термообработки. Окисная плёнка тоньше, появляется при более низком нагреве и часто видна только как цвет побежалости.
Можно ли снять цвета побежалости с нержавейки без травления?
Да. Водно-абразивная суспензия снимает плёнку механически, без кислот и паст. Для нержавеющей стали режим подбираем по образцу.
Можно ли по цвету побежалости узнать температуру нагрева?
Ориентировочно — да, по таблице цветов. Точность невысокая: цвет зависит ещё от времени выдержки, атмосферы и марки стали.
Не появится ли плёнка снова после очистки?
В камере металл не перегревается, поэтому цвета побежалости не возникают. На воздухе активированная поверхность со временем окисляется — от этого защищает консервация бесцветным пассиватором сразу после очистки.