Способность металлов и сплавов подвергаться различным видам обработки давлением характеризуется пластичностью и сопротивлением деформации. Для увеличения ковкости, то есть повышения пластичности и снижения сопротивления деформирования, обычно повышают температуру металла.

Температура нагрева для разных металлов различна. Эта температура имеет нижний и верхний пределы, между которыми находится температурный интервал штамповки, то есть область температур, при которых целесообразно проводить горячую штамповку.

Металл поковок хорошего качества получают при определенных температурах. При этом нижний предел определяется температурой фазовых превращений.

Температурный интервал объемной горячей штамповки зависит в основном от химического состава металла и от других свойств, определяемых этим составом. Температурный интервал обусловливается комплексом испытаний.

Для определения оптимального температурного интервала рассматривают изменение механических характеристик в зависимости от температуры.

Реальный металл представляет собой скопление зерен - кристаллов разнообразных размеров, форм и направлений кристаллографических осей. Подобное строение называется поликристаллическим.

Металлы и сплавы в нормальных условиях имеют кристаллическое строение. Горячая деформация поликристалла происходит в том случае, когда металл получает полностью или частично рекристаллизованную структуру. Рекристаллизация снимает упрочнение и исключает искажение форм зерен

Однако при температурах, близких к пережогу, наблюдается большой рост зерна и образование крупнозернистого строения металла - перегрев металла. Из крупнозернистого строения всегда можно получить мелкозернистое. Это приводит к крупнозернистому менее качественному строению металла поковки. Поэтому необходимо устанавливать верхнюю границу температурного интервала штамповки ниже температуры, при которой интенсивно растет зерно.

При температурах выше 1470 градусов и вблизи температуры плавления находится зона хрупкости металла - зона пережога. При пережоге кислород диффундирует внутрь металла, и окисляет границы зерен, которые при этом оплавляются, так как окислы железа имеют меньшую температуру плавления, чем сам металл. Штамповка при пережоге не возможна. Таким образом, верхняя граница температурного интервала не должна находиться ниже зоны пережога.

При температурах 750 - 800 градусов сопротивление деформированию остаётся относительно постоянным, а пластичность уменьшается. Это объясняется фазовыми превращениями, происходящими в металле. Наиболее пластичной структурой является структура аустенита. При наличии двухфазной структуры пластичность снижается. Низкоуглеродистые и углеродистые стали при температурах 1100 - 1200 С имеют чисто аустенитную структуру. Исходя из однофазности структуры и повышенной пластичности, температуру 1200 С можно принять за верхний предел температурного интервала деформации для углеродистых сталей. У высокоуглеродистой стали при 1100 С структура двухфазная: аустенит и цементит, последний образует хрупкую сетку по границам зёрен. Для пластичности стали цементитную сетку надо раздробить с тем, чтобы цементит образовал отдельные зёрна в металле поковки. При этом твёрдость и прочность металлов останутся высокими.

Верхний предел температур деформации, для высокоуглеродистой стали, целесообразно принять за 1100 С, а давление должно производится осторожно с учетом того, что пластичность снижена из - за наличия двухфазной структуры.

Нижний предел температур деформации должен находиться выше температур фазовых превращений. При установлении нижнего предела температур штамповки необходимо учитывать массу поковки, наличие или отсутствие последующей термообработки, способ охлаждения и т. д. Так при большой массе поковки и высокой температуре окончания процесса штамповки, поковка остывает медленно, и размельченное деформацией может вновь, вырасти. При малой массе поковки, до 100 кг, температура конца штамповки может быть более высокой, но из - за быстрого охлаждения, зерно не успевает вырасти и остается измельченным.

Штамповка сталей при температурах ниже 723 С приводит к упрочнению. У некоторых металлов и сплавов нет фазовых превращений. В этом случае нижний предел температур определяется именно упрочнением

Данные о температурном интервале штамповки можно найти в соответствующих справочниках.

В цехах горячей объёмной штамповки применяют полуметодические печи и печи с вращающимся подом, представляющие собой разновидность полуметодических печей.

Кроме пламенных печей, для нагрева небольших заготовок из черных и цветных металлов и сплавов применяют электропечи сопротивления. При нагреве в этих печах угар значительно меньше, чем в пламенных. Температура в электропечах поддерживается автоматически в соответствии с заданным режимом.

В электронагревательных устройствах теплота выделяется непосредственно в заготовке. Широкое распространение в промышленности нашли установки для индукционного нагрева и контактного нагрева сопротивлением. В электронагревательных устройствах скорость нагрева заготовок в 8 - 10раз больше, а угар металла в 4 - 5раз меньше, чем при печном нагреве. Практическое отсутствие окалины на заготовке уменьшает износ штампов и позволяет штамповать точные поковки. Эти установки в ряде случаев наиболее выгодно применять для нагрева заготовок под горячую объемную штамповку. Электронагрев улучшает санитарно - гигиенические условия труда благодаря отсутствию излучения и газообразования.

Установка для индукционного нагрева имеет индуктор в виде витков медной трубки, по которой циркулирует вода для охлаждения и генератор для получения токов высокой или промышленной частоты. При пропускании переменного тока через индуктор вокруг его витков возникает переменное поле индукции. При установке в индуктор заготовки, в последней, возбуждаются вихревые токи разогревающие ее.

Форма и размеры заготовок влияют на нагрев: чем меньше длина, тем быстрее нагрев. При длине заготовки большей трем диаметрам заготовки на скорость нагрева дальнейшее изменение длины не влияет.

Чем больше нагреваемая поверхность заготовки, тем больше теплоты перейдет в заготовку и тем быстрее протекает нагрев. Чем больше размеры заготовки, тем больше время нагрева вследствие того, что площадь поверхности, приходящаяся на единицу объёма нагреваемой заготовки, будет меньше.

Теплопроводность, теплоемкость и плотность заготовки влияют на нагрев.

Чем больше теплопроводность, тем быстрее отводится теплота с поверхности и передается внутрь заготовки. Чем меньше теплопроводность, тем больше температурный градиент в различных сечениях заготовки.

Чем больше теплоемкость, тем больше времени нагрева. Теплоемкость в зависимости от температуры изменяется незначительно.

Чем больше плотность заготовки, тем больше требуется теплоты для нагрева единицы объема. При нагреве возникают термические структуры напряжения, которые могут разрушить металл. Если металл достаточно пластичен, то в местах наибольших термических напряжений происходит пластическая деформация без его разрушения.

Чем выше пластичность металла, тем больше скорость нагрева. Пластичные металлы и сплавы можно нагревать быстро даже при низкой теплопроводности и большого температурного градиента. Пластичность стали увеличивается по мере нагрева при температурах свыше 600 - 700 С ее можно нагревать с большой скоростью.

горячая объемная штамповка

Для горячей обработки давлением металл нагревается до определенной температуры (далее "температура" - "т-ра." ) и деформируется до тех пор, пока т-ра его не опустится до такой, при которой дальнейшая деформация окажется невозможной . Таким образом, металл может быть деформирован в строго определенном температурном интервале. Максимальная т-ра его называется верхней границей , а минимальная - нижней . Каждый металл имеет свой строго определенный тр-ный интервал горячей обработки давлением.

Верхний предел т-рного интервала t в.п избирается так, чтобы не было пережигания, интенсивного окисления и обезуглероживания, а также перегрева. При выборе верхней границы т-рного интервала для высокоуглеродистых и легированных сталей необходимо иметь в виду их большую склонность к перегреву.

Температура нижней границы t н.п должна быть такая, чтобы после деформации при этой т-ре металл не получил укрепления (наклепа) и имел необходимую величину зерна. Особое значение выбор нижней границы имеет для легированных сталей и сплавов, не имеющих фазовых и аллотропических превращений, например для аустенитных и ферритных сталей. Конечные свойства этих сталей определяются в основном нижней границей температурного интервала (поскольку они не подвергаются термической обработке).

Практически верхний предел t в.п для углеродистых сталей расположен на 100-200° ниже линии солидуса АЕ (рис.1.12). Для доэвтектоидной углеродистых сталей оптимальной т-рой конца ковки является А 3 + (25 - 50°).

Для низкоуглеродистых сталей (до 0,3% С) окончания обработки давлением в интервале температур А 3 - А 1 является вполне допустимым (рис. 1.12, штриховая линия) . При этом конечный размер зерен мельче, чем при окончании процесса выше А 3 . Для заэвтектоидных стали обработка давлением заканчивается в интервале т-р А ст - А 1 .

При окончании обработки в этом интервале температур цементит, выделившийся ниже линии SE , имеет форму мелких раздробленных включений. Это улучшает служебные свойства заэвтектоидных стали, в частности повышаются режущие свойства инструмента. С повышением содержания углерода пластичность стали снижается. Поэтому при сравнительно низких температурах, близких к А 1 обработку давлением высокоуглеродистых сталей можно заканчивать только в том случае, если схема напряженного состояния обеспечивает металл высокой пластичностью (например, штамповка в закрытых штампах и т. п.) .

Если схема всестороннего неравномерного сжатия выражена менее резко, как, например, при ковке на плоских бойках, то с увеличением содержания углерода в заэвтектоидных сталях нижняя граница т-рного интервала ковки должна быть несколько повышена (рис. 1.12, штриховая линия) . На рис. 1.12 температурный интервал нанесен в виде заштрихованной области. Из данного рисунка видно, что с повышением содержания углерода в стали температура границ снижается, а т-рный интервал сужается.

НАГРЕВ ПРИ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Металлы и сплавы перед обработкой давлением нагревают до определенной температуры для повышения их пластичности и уменьшения сопротивления деформации .

Эту температуру назы­вают температурой начала горячей обработки давлением .

Однако в процессе обработки температура металла понижается. Минималь­ную температуру, при которой можно производить обработку, на­зывают температурой окончания обработки давлением .

Область температур между началом и окончанием обработки, в которой металл или сплав обладает наилучшей пластичностью, наимень­шей склонностью к росту зерна и минимальным сопротивлением деформации, называют температурным интервалом горячей обра­ботки давлением .

Различают

оптимальный (допустимый)

и технологически необ­ходимый интервалы температур ковки, штамповки.

Оптимальный интервал определяется разностью температур начала и конца ков­ки, но точно установить эти температуры можно лишь на основа­нии конкретных данных, касающихся металла (с металлургичес­кой, металловедческой и эксплуатационной точек зрения). Поэто­му обычно указывают ориентировочные температуры, которые за­тем уточняют. Главный фактор, определяющий эти температуры, - химический состав сплава и определяемые им свойства.

Температурный интервал обработки давлением выбирают с учетом диаграммы состояния сплавов. Сталь следует деформиро­вать в определенном интервале температур, расположенном на диаграмме выше точки Аз и ниже температуры начала плавления. В общем случае температуру начала обработки принимают на

150...200°С ниже линии солидуса, а конца обработки - на 25…50 °С выше точки А3 (для доэвтектоидных сталей) или точки А 1 (для заэвтектоидных сталей).

Из диаграммы железо-углерод вид­но (рис. 22.1), что с увеличением количества углерода в стали тем­пературный интервал обработки сужается (заштрихованная об­ласть). При этом особенно резко снижается температура начала обработки.

При нагреве металлов и сплавов выше температуры начала го­рячей обработки начинается интенсивный рост зерна аустенита.

Структура становится крупнозернистой , и происходит понижение ее пластических свойств. Это явление называется перегревом . Его считают дефектом, который в большинстве случаев можно устра­нить отжигом или нормализацией. Однако для некоторых сталей (например, хромоникелевых) исправление перегретого металла сопряжено со значительными трудностями и простой отжиг ока­зывается недостаточным.

При дальнейшем повышении температуры нагрева происходит расплавление легкоплавких составляющих зерен , расположенных по границам. Кроме того, окисление границ зерен кислородом, содержащимся в рабочем пространстве печи, ведет к образованию между зернами хрупкой оксидной пленки и вызывает явление, на­зываемое пережогом и сопровождающееся полной потерей плас­тичности. Пережог - неисправимый брак.

Нагрев заготовок до больших температур сопровождается и другими вредными явлениями. Металл нагреваемой заготовки, со­прикасаясь и химически взаимодействуя с печными газами, со­держащими кислород (водяной пар и диоксид углерода), окисля­ется и обезуглероживается . При этом на поверхности металла об­разуется окалина , состоящая из оксидов железа. Угар металла при нагреве в пламенных печах достигает 3 %.

Кроме печных газов на количество образующейся окалины влияют

температура нагрева,

химический состав металла заготовки и

отношение ее поверхнос­ти к объему.

Например, при 1300 °С скорость окисления стальной заготовки в семь раз выше, чем при 850...900°С. С повышением отношения поверхности заготовки к ее объему количество окали­ны возрастает. С увеличением содержания углерода в стали коли­чество окалины при нагреве уменьшается. Уменьшают окалинообразование и некоторые химические элементы - алюминий, хром, кремний.

Окалина имеет большую твердость , чем разогретый металл, по­этому износ инструмента возрастает почти в два раза. Окалина ухудшает качество поверхности; толщина ее достигает 1,5...2 мм, что заставляет увеличивать припуски на последующую механичес­кую обработку. Одновременно с окалинообразованием происхо­дит обезуглероживание металла - выгорание углерода с поверхно­сти заготовки . Обезуглероженный слой металла необходимо пол­ностью удалять при обработке резанием.

Иногда технологи снижают верхнюю границу температурного интервала ковки из-за необходимости уменьшить чрезмерное окалинообразование или обезуглероживание металла. Это снижение более значительно для крупных заготовок, поскольку при их на­греве требуется большое время выдержки в печи.

При ковке литого металла (слитков ) температура начала ковки может быть несколько повышена .

Применение ускоренного ре­жима нагрева также позволяет повысить верхний предел темпе­ратурного интервала , но во всех случаях металл должен выдер­живать предусмотренные технологическим процессом деформа­ции без трещинообразования. Если в начале ковки требуются небольшие деформации, то их можно осуществить при темпе­ратурах, более высоких, чем при ковке с большими деформаци­ями.

Нижнюю границу температур ковки , штамповки уточнить бо­лее сложно. Здесь необходимо учитывать не только состав стали (заэвтектоидная или доэвтектоидная), но и объем поковки, каче­ство требуемого металла, наличие или отсутствие термообработки поковки, способ их охлаждения (в том числе и с использованием ковочной теплоты для термообработки и т. п.).

При установлении ковочных температур важно учитывать тре­бования, предъявляемые к механическим свойствам металла с уче­том характера эксплуатации детали.

Если для данной детали предусмотрена термическая обработка, например закалка с отпуском, то правильно выбранная температу­ра конца ковки, штамповки (выше точки А r 3 для среднеуглеродис­той стали) позволяет использовать ковочную теплоту для последующей термической обработки. Если термическая обра­ботка не предусмотрена, то нижний предел интервала ковочных температур ограничивается условиями получения мелкого зерна. Для небольших поковок (массой до 1000 кг) температура конца ковки, штамповки может быть высокой (на 200...300 °С выше точ­ки А r 3) или низкой (вблизи этой точки). Несмотря на то, что при высокой температуре конца ковки или штамповки зерно будет крупным, можно в результате быстрого охлаждения получить тон­кое строение структуры сплава и соответствующие этому механи­ческие свойства. Высокая температура конца обработки способ­ствует улучшению технико-экономических показателей производ­ства (росту производительности, уменьшению расхода энергии). Необходимо подбирать такое соотношение температуры и после­дних деформаций, которое обеспечивало бы оптимальную струк­туру. При этом следует иметь в виду, что сталь, подвергнутая де­формации в интервале критических значений деформации (4...10%), после рекристаллизации будет иметь нежелательную крупнозернистую структуру.

Желательно, чтобы в температурном интервале обработки дав­лением металл находился в однофазном состоянии. В двух- или многофазном состоянии при низкой пластичности одной из фаз возможно разрушение металла. Исключение представляют доэвтектоидные стали, которые при температурах двухфазного состоя­ния между линиями GS и PS (см. рис. 22.1) обладают достаточной пластичностью. Эта пластичность характерна и для заэвтектоидных сталей при температурах выше 750 °С, при которых между ли­ниями ES и SK фиксируется двухфазная структура аустенит + вто­ричный цементит. Цементит располагается в виде сетки по грани­цам зерен и снижает пластичность стали. Однако после разруше­ния этой сетки обработкой давлением пластичность стали восста­навливается.

Ковка, штамповка среднеуглеродистой стали оканчивается выше точки А r 3 , что обеспечивает устойчивую мелкозернистую структуру стали. Для низкоуглеродистой стали (до 0,3% С) допус­тима более низкая температурная область конца ковки, штампов­ки (в промежутке между точками А r 3 и А r 1), особенно для крупных поковок. При этом окончательный размер зерен меньше, чем при завершении ковки при температуре выше точки А r 3 Для заэвтектоидной стали, у которой структурно-свободной фазой является хрупкий цементит, температура конца ковки, штамповки должна быть по возможности более низкой, а охлаждение поковок - быстрым во избежание образования цементитной сетки при высо­кой температуре в конце обработки. Для разрушения цементитной сетки следует оканчивать ковку, штамповку в интервале темпера­тур критических точек А rm -А ri . В этом случае перед отжигом стали на зернистый перлит нет необходимости проводить нормализа­цию, а для отжига можно использовать ковочную теплоту. Окон­чание ковки и штамповки заэвтектоидной стали как можно ближе к точке А r 1 неприемлемо для стали с большим содержанием угле­рода, у которой вследствие графитизации может образоваться та­кой брак, как «черный излом».

В цеховых условиях интервал ковочных температур иногда уточняют исходя из субъективных причин. Конец штамповки кор­ректируют исходя из стойкости инструмента. Разогретые штампы быстро «садятся» при штамповке остывающей заготовки вслед­ствие значительного увеличения сопротивления деформации. Иногда повышение температуры штамповки вызывается недоста­точной мощностью используемого оборудования.

Как видно из графика на рисунке 22.1, максимальный интервал ковочных температур для низкоуглеродистой стали составляет -500 °С, для эвтектоидной стали - 400...450 °С, заэвтектоидной - 200...300 °С. Для высоколегированной стали этот интервал темпе­ратур еще меньше. Например, для жаропрочной стали он состав­ляет 100... 150 °С.

Интервал ковочных температур обычно уточняют в процессе следующих лабораторных исследований:

определяют пла­стичность стали при осадке до появления первой трещины в пре­делах ориентировочного интервала ковочных температур;

строят кривую изменения ударной вязкости в том же температурном ин­тервале;

определяют сопротивления деформации при температу­рах ориентировочного конца ковки, штамповки;

строят график рекристаллизации металла после обработки с различной степенью деформации.

Фактически используемый интервал ковочных температур мо­жет точно совпасть с оптимальным интервалом лишь в частном случае при равенстве времени t K , затрачиваемого на ковку, штам­повку, и времени t 0 остывания стали в интервале ковочных темпе­ратур при данных условиях обработки. Обе эти величины могут значительно изменяться в зависимости от сложности поковки и темпа работы, зависящего от степени механизации процесса и быстроходности оборудования. Если t K < 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 , то ковку осуществляют в два или большее число при­емов.

Температурные интервалы для ковки и штамповки различных легированных сталей и сплавов указаны в специальной литературе и справочниках.

Из таблицы видно, что интервал вынужденной эластичности для разных полимеров колеблется в широких пределах. Так, полиметилметакрилат имеет значительно больший интервал вынужденной эластичности, чем полистирол, что определяет области его применения. Очень большая разность между и наблюдается у поливинилхлорида. Каучуки теряют свое основное свойство - высокую эластичность - при температурах от -20 до -70°С. Однако некоторые каучуки (СКН-40, СКС-З0) сохраняют известную гибкость и способность к большим деформациям до очень низких температур. В то же время такой морозостойкий каучук, как натуральный, имеет очень небольшой интервал вынужденной эластичности. Следовательно, изделия, эксплуатирующиеся при очень низких температурах, лучше изготовлять из каучука СКН-40, а не из натурального.

Интервал вынужденной эластичности определяется главным образом значением температуры хрупкости, которая зависит от прочности материала при хрупком разрыве () и от характера изменения с температурой.

Высокая температура хрупкости материала может быть обусловлена двумя факторами: низкой хрупкой прочностью материала () или резким увеличением предела вынужденной эластичности с понижением температуры (). У высокомолекулярных соединений хрупкая прочность обычно очень высока, следовательно, решающим фактором является второй: чем резче увеличивается с понижением температуры, тем меньше температурный интервал вынужденной эластичности. Характер температурной зависимости определяется природой полимера - энергией межмолекулярного взаимодействия, плотностью упаковки макромолекул и молекулярной массой. С усилением межмолекулярного взаимодействия температурный интервал вынужденной эластичности расширяется. Это объясняется образованием за счет взаимодействия полярных групп прочных связей (узлов) между цепями, в результате чего происходит увеличение хрупкой прочности. В то же время эти связи достаточно лабильны, и при приложении больших напряжений возможны перегруппировки участков цепей, приводящие к более равномерному нагружению всей молекулярной сетки. Это означает, что вынужденно-эластические деформации могут происходить при более низких температурах, следовательно, кривая зависимости имеет небольшой наклон. В этом случае наблюдается низкая температура хрупкости.

В заключение необходимо подчеркнуть, что прочность полимеров, как правило, в несколько раз ниже теоретической, что обусловлено наличием дефектов -- концентраторов напряжений. Наличие дефектов приводит к тому, что определяемое значение прочности является среднестатистическим. Существует разброс значений прочности и проявляется влияние масштабного фактора на прочность. Теорией, качественно правильно объясняющей закономерности прочности твердых полимеров, является теория Гриффита, отклонения от которой тем больше, чем большая доля упругого напряжения в разрушаемом образце идет на потери, связанные с процессами деформации. Наряду с понятием прочности по Гриффиту существует понятие долговечности, т. е. времени, в течение которого образец разрушается под действием данного напряжения, меньшего чем Ор. Установлена прямая пропорциональность между 1дтр и а для твердых полимеров, малодеформируемых в момент разрушения, и прямая пропорциональность между ]gтp и lga для эластичных полимеров (резин).

В кремнийорганических полимерах проявляется преимущество силоксановой связи -- ее высокая термическая устойчивость. Вместе с тем углеводородные радикалы придают полимерам гибкость, эластичность и способность растворяться в органических жидкостях. Чем больше число органических радикалов, приходящихся на один атом кремния, или чем меньше число поперечных связей, тем выше эластичность полимера. Наиболее эластичны линейные кремнийорганические полимеры, у которых на один атом кремния приходятся два органических радикала. В этом случае полимерные цепи связаны между собой только межмолекулярными силами, дающими возможность цепям, в отличие от химических связей, перемещаться друг относительно друга. Поперечные химические связи повышают твердость и прочность кремнийорганических полимерных веществ. Если число поперечных связей невелико и расположены они редко, то соединения более прочны, чем линейные, и в то же время сохраняют высокую гибкость и эластичность, свойственную резинам. Когда образуются пространственные структуры с частыми поперечными связями, получаются прочные твердые нерастворимые вещества, обладающие различной степенью эластичности в зависимости от числа поперечных связей.

Зависимость эластичности полимера от молекулярного веса легко представить, сравнив продольные и поперечные размеры молекулярных цепей. Длина макромолекул превышает их поперечные размеры в несколько тысяч раз. Для иллюстрации можно взять стальную проволоку длиной 5 л и толщиной 1 мм. Ясно, что несмотря на твердость стали, проволока при таком соотношении длины и толщины окажется вполне гибкой.

эластичность полимер силоксановый кремнийорганический

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 кельвин [К] = 1 градус Цельсия [°C]

Исходная величина

Преобразованная величина

кельвин градус Цельсия градус Цельсия (centigrade) Градус Фаренгейта градус Ранкина градус Реомюра

Метрическая система и СИ

Подробнее о разности температур и о конвертере разности температур

Общие сведения

Этот конвертер разности температур отличается от конвертера температур тем, что здесь можно сравнить интервал температуры в разных шкалах. Например, в конвертере температур 5 °C = 41 °F, а в этом конвертере разности температур интервал в 5 °C равен интервалу в 9 °F. То есть, если, например, увеличить температуру с 0 °C до 5 °C, то по шкале Фаренгейта она поднимется с 32 °F до 32 + 9 = 41 °F. Аналогичный пример: разность температур в 100 °C равна разности в 180 °F, то есть, если поднять температуру от 0 °C до 100 °C, то по шкале Фаренгейта она поднимется от 32 °F до 32 + 180 = 212 °F.

В повседневной жизни, в природе и в науке и технике разность температур, а также температурные интервалы имеют большое значение. Например, в климатологии следят за изменениями разности между средними годовыми температурами, температурами в определенное время года и другими особенностями погоды. Это помогает определить изменения в особенностях климата, например изменения, вызванные глобальным потеплением. В кулинарии еда подвергается тепловой обработке и температурные интервалы, в пределах которых нагреты продукты, влияют на вкус и на то, можно ли при такой температуре уничтожить микроорганизмы, опасные для людей. В природе интервалы температур вещества влияют на его агрегатное состояние. Это далеко не все примеры, где разность температур играет важную роль, но эта статья описывает два последних примера с кулинарией и агрегатными состояниями веществ.

Изменение агрегатного состояния вещества

Для каждого вещества существуют интервалы температуры, при которых оно находится в одном из трех агрегатных состояний - в кристаллической форме, в форме жидкости, или газа. Температура, при которой твердые тела переходят в жидкое состояние, называется точкой плавления , а температура, при которой жидкость испаряется и превращается в газ, называется точкой кипения . Интервал температур для каждого агрегатного состояния, а также точка плавления и точка кипения зависят от давления. Обычно говорят о точках кипения и плавления для нормального атмосферного давления. В этом случае точка кипения называется нормальной точкой кипения , а точка плавления называется нормальной точкой плавления .

При достаточно высоких температурах вещества приобретают особые свойства - жидкости и газы в этом случае ведут себя одинаково. Это состояние называется критической точкой .

Обычно вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии существуют при определенных интервалах температуры и определенном давлении, но иногда изменение агрегатного состояния происходит и при других температурах. Например, жидкости часто испаряются при температурах ниже, чем точка кипения. Такое испарение - более медленный процесс, по сравнению с испарением в процессе кипения.

Давление и кипение воды

Многие знают температуру замерзания и кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Нормальная точка плавления льда (и замерзания воды) - 0 °C (32 °F) , а нормальная точка кипения - 100 °C (212 °F) .

При восхождении на вершины альпинисты часто находятся при низком атмосферном давлении. В этих условиях вода кипит при более низких температурах. Температура кипения понижается на 1 °C каждые 285 метров (935 футов). К примеру, на вершине Эвереста (8,848 метров или 29,029 футов) вода кипит при температуре 71 °C (160 °F) . На больших высотах над уровнем моря приходится готовить еду дольше или использовать портативные скороварки - они уменьшают время приготовления пищи, так как давление в них искусственно увеличивается, а с ним повышается и температура кипения.

Температура кипения воды при определенном давлении - это максимальная температура, которую вода может достичь в этих условиях. Именно поэтому высота над уровнем моря и, соответственно, атмосферное давление, влияют в первую очередь на приготовление пищи с использованием воды, например на варку. На максимальную температуру воздуха давление не влияет, поэтому «сухие» методы приготовления пищи, например запекание, практически не отличаются от приготовления на высоте уровня моря.

Увеличение давления, наоборот, повышает температуру кипения воды, делая ее выше, чем 100 °C (212 °F) . Это значительно ускоряет процесс приготовления пищи. По такому принципу работают скороварки - пар, образующийся в процессе приготовления пищи, остается внутри, увеличивая тем самым давление и, соответственно, температуру.

Разность температур и температурные интервалы в кулинарии

В кулинарии температурные интервалы очень важны, так как выбор температуры во время приготовления пищи влияет на ее консистенцию, и вкус. Температура особенно сильно влияет на белки, содержащиеся в продуктах питания, так как при разных температурах белки ведут себя по-разному. При комнатной температуре молекула белка скручена в шарик, и держит форму благодаря химическим связям внутри молекулы. С увеличением температуры эти связи ослабевают и молекула постепенно раскручивается и распрямляется. Это влияет на вкус, консистенцию и текстуру продукта. Этот процесс называется денатурацией или коагуляцией белков. Если температуру поднять еще выше, то раскрученные молекулы соединяются с другими молекулами и еще больше изменяют структуру белка. Так продукты приобретают знакомый нам «готовый» вкус. На протекание этого процесса влияет не только температура, но также и время приготовления пищи. Денатурация может также произойти в результате соприкосновения белков с кислыми продуктами.

Приготовление яиц

Если варить или жарить яйца при температуре от 63 °C до 65 °C (от 145 °F до 150 °F) , то постепенно они начинают загустевать, так как начинается процесс денатурации содержащихся в них белков. Для некоторых рецептов яйца готовят именно при этой температуре, чтобы получить полужидкий желток и немного более жидкий белок. Яйца всмятку, а также похожие по консистенции «онсэн-тамаго» (от японского «яйца из горячего источника») готовят именно так. Онсэн-тамаго изначально готовили в Японии в горячих источниках, поэтому у них такое название. Обычно их подают к завтраку вместе с рисом, супом мисо, запеченной рыбой и маринованными овощами.

Яйца затвердевают при температурах между 70 °C и 73 °C (158 °F и 165 °F) . Если долго готовить их при температуре 100 °C (212 °F) или выше, то они теряют мягкость и становятся «резиновыми».

Приготовление мяса

Происходящие в белках мяса при температурной обработке химические реакции изменяют его цвет. Степень готовности мяса также можно определить по температуре, при которой его готовили. Часто для определения готовности мяса используют пищевой термометр. Это особенно удобно при приготовлении толстых кусков мяса, например ростбифа, запеченного мяса, или птицы. В этом случае важно измерять температуру внутри мяса, а не на поверхности, так как внутренняя часть прогревается медленнее, чем внешняя, и ее температура всегда ниже.

При 50 °C (120 °F) мясо приобретает розоватый или белый оттенок. Если готовить его при более низкой температуре, от 46 °C до 49 °C (от 115 °F до 120 °F) , то получится обжаренное снаружи и сырое внутри мясо категории extra-rare, blue или bleu. Если температура внутри мяса достигла от 52 °C до 55 °C (от 130 °F до 140 °F) , то получится мясо «с кровью», также известное как rare или saignant.

По мере того, как температура увеличивается, мясо приобретает коричневый цвет и поджаренную корочку, особенно начиная с интервала между 55 °C и 60 °C (130 °F и 140 °F) . При такой температуре мясо получается среднесырым, то есть, medium rare, или à point. Цвет мяса темнеет в результате окисления железа, которое содержится в белках мышечных тканей. На этой стадии приготовления мясо пускает сок и его структура начинает изменяться.

По мере того, как мясо нагревается до 70 °C (160 °F) , оно становится мягче, так как молекулы коллагена, вещества, которое отвечает за структурную прочность мяса, постепенно разрушаются. Во время этого процесса коллаген превращается в желатин. Так как это долгий процесс, то жесткое мясо, например мясо с тканью мышц, которые интенсивно использовались животным, или мясо старых животных, лучше готовить дольше. Чтобы мясо было мягче, его также можно разрезать на маленькие кусочки. Температура в уменьшенном куске повышается быстрее, и помогает ускорить процесс преобразования коллагена в желатин при воздействии температуры.

Если готовить мясо при очень высоких температурах от 140 °C до 150 °C (от 285 °F до 302 °F) , то при этом также образуется коричневая корочка, но это не связано с окислением. В этом случае происходит химическая реакция Майяра - реакция между аминокислотами и сахарами. Она изменяет вкус мяса и других продуктов на знакомый нам, «жареный» или «печеный» вкус, и делает поверхность мяса и других продуктов коричневой. Эта реакция также происходит при выпечке хлеба, приготовлении кленового сиропа, тепловой обработке кофейных зерен, и во многих других случаях.

Мясо может приобрести коричневый цвет благодаря еще одной реакции - карамелизации. Она протекает при температурах между 110 °C и 160 °C (230 °F и 320 °F) , в зависимости от сахаров, которые содержатся в продукте. Во время этой реакции сахара становятся коричневыми, и приобретают карамельный вкус. Такая реакция происходит в любой еде, содержащей сахар.

Пищевая безопасность

Еду подвергают тепловой обработке не только для того, чтобы улучшить ее вкус, но и для того, чтобы уничтожить находящиеся в ней бактерии. Если продукты употребляют в сыром виде (например, рыбу в суши или сырое мясо), то для этих же целей их иногда замораживают. Сальмонеллу, которая встречается в яйцах, мясе, рыбе, молочных продуктах, и даже в некоторых овощах, можно уничтожить, нагрев еду до температуры от 65 °C до 70 °C (от 150 °F до 160 °F) . При 70 °C (160 °F) эти бактерии умирают мгновенно, а при более низких температурах тепловая обработка должна быть более продолжительной. Раньше считалось, что от сальмонеллы в яйцах можно избавиться, просто промыв сырые яйца снаружи, то есть, сделав чистой скорлупу. Сейчас известно, что сальмонелла может заразить и внутреннюю часть яйца, поэтому для безопасности необходима тепловая обработка.

Другой опасный для здоровья микроорганизм - кишечная палочка. Он встречается в сыром мясе, молочных продуктах, овощах и фруктах. Тепловая обработка при температуре 71 °C (160 °F) убивает этот микроорганизм.

Сальмонелла и кишечная палочка могут вызвать у человека расстройство желудка, тошноту и диарею. Эти симптомы исчезают у многих через неделю даже без лечения, но в некоторых случаях заражение достаточно опасно и пациента кладут в больницу. В самых тяжелых случаях возможен летальный исход. Во избежание этого заражения следует соблюдать правила безопасности и подвергать продукты питания тепловой обработке. Это особенно важно, если эти продукты предназначены для людей из группы риска: для детей, беременных женщин, пожилых людей, и тех, у кого ослабленная иммунная система. Существует огромное множество способов приготовления и обработки мяса, яиц, молочных и других продуктов, поэтому всегда есть подходящий рецепт даже для самого привередливого человека, так что лучше не подвергать здоровье риску, употребляя необработанные продукты.

Предотвратить заражение кишечной палочкой и сальмонеллой можно и с помощью пастеризации пищевых продуктов. Во время этого процесса молоко, соки и другие продукты нагревают до определенной температуры в течение установленного промежутка времени. Так, например, молоко можно нагревать 30 минут при 63 °C (145 °F) , 15 секунд при 72 °C (161 °F) или 2 секунды при138 °C (280 °F) . Во время пастеризации происходит денатурация ферментов внутри микроорганизмов. При этом вода в клетках бактерий расширяется и повреждает или разрушает стенки этих клеток. Под действием высоких температур во время пастеризации структура белков в клетках бактерий изменяется, в результате еще больше ослабляя стенки этих клеток. Пастеризация убивает не всех бактерий, а уменьшает их число настолько, что вероятность распространения инфекции значительно понижается. Благодаря пастеризации молоко - один из самых безопасных продуктов, если хранить его в холодильнике и употреблять до истечения срока хранения.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

← Вернуться