на что влияет размер зерна
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Размер зерна металла сильно влияет на его механические свойства. Эти свойства, особенно вязкость и пластичность, выше, если металл имеет мелкое зерно. Величина зерна зависит не только от степени переохлаждения. [2]
Размер зерна металла сильно влияет на его механические свойства. Эти свойства, особенно вязкость и лластичность, выше, если металл имеет мелкое зерно. Величина зерна зависит не только от степени переохлаждения. На размер зерна оказывают влияние: температура нагрева и разливки жидкого металла, его химический состав и особенно присутствие в нем посторонних лримесей. Влияние этих факторов очень велико. [3]
Размер зерна металла сильно влияет на его механические свойства. [5]
Размер зерна металла оказывает влияние на пластичность в случае холодного деформирования детали. [6]
Размер зерна металла в большой степени влияет на его механические свойства. Эти свойства, особенно вязкость и пластичность, выше, если металл имеет мелкое зерно. [8]
Размер зерна металла имеет важное значение для предела текучести, сопротивления хрупкому разрушению и для температуры вязко-хрупкого перехода. Измельчение зерна существенно понижает критическую температуру хрупкости. [9]
Размер зерна электроосаждснных металлов в зависимости от природы металла может изменяться в широких пределах. Наиболее мелкокристаллической структурой обладают металлы, которые выделяются из раствора с высоким перенапряжением, что в первую очередь характерно для металлов группы железа. Если взять однотипные, например, сернокислые электролиты, из которых можно получить разные металлы, то размер зерна растет в ряду Со, Fe, Ni, Си. В такой же последовательности уменьшается общее перенапряжение выделения металла. [11]
Изменение размеров зерен металла слабо влияет на скорость-общей коррозии. [13]
Изменение размеров зерен металла слабо влияет на скорость. Однако значительное укрупнение зерна может вызвать опасную интеркристаллитную коррозию. [14]
Уменьшение размера зерна металла с 10 микрон до 10 нанометров дает повышение прочности примерно в 30 раз. Добавление нанопорош-ков к обычным порошкам при прессовании последних приводит к уменьшению температуры прессования, повышению прочности изделий. При диффузионной сварке использование между свариваемыми деталями тонкой прослойки нанопорошков соответствующего состава позволяет сваривать разнородные материалы, в том числе некоторые трудносвариваемые сплавы металла с керамикой, а также снижать температуру диффузионной сварки. [15]
Влияние размера зёрен на свойства стали
Па свойства стали влияет только действительный размер зерна, наследственный размер зерна влияния не оказывает. Если у двух сталей одной марки (одна наследственно крупнозернистая, другая наследственно мелкозернистая) при различных температурах термических обработок будет получен одинаковый действительный размер зерна, то свойства их будут одинаковыми. Если же размер зерна будет различный, то существенно будут различаться многие свойства стали. Надо отметить, что любое легирование, обусловливающее торможение диффузионных процессов будет сдерживать рост зерна, который контролируется диффузией. Следует отмстить, что термины — наследственно крупнозернистая и наследственно мелкозернистая сталь не обозначают того, что данная сталь имеет всегда крупное или всегда мелкое зерно. Наследственное зерно, полученное в стандартных условиях технологической пробы (рис. 96), указывает лишь на то, что при нагреве до определенных температур наследственно крупнозернистая сталь приобретает относительно более крупное зерно при более низкой температуре, чем сталь мелкозернистая. По склонности к росту зерна различают два предельных типа сталей: наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые. Наследственное зерно, полученное в стандартных условиях технологической пробы, указывает лишь на то, что при нагреве до определенных температур наследственно крупнозернистая сталь приобретает крупное зерно при более низкой температуре, чем наследственно мелкозернистая сталь.
Обрабатываемость резанием стали с преобладающим количеством в микроструктуре феррита повышается при укрупнении зерна, что обеспечивается нормализацией с высоких температур. Наилучшей структурой для обрабатываемости резанием стали с преобладающим количеством в микроструктуре перлита является структура пластинчатого перлита с тонкой разорванной сеткой, получаемая в результате специального отжига или нормализации с последующим отпуском при 720° С. Наилучшей структурой для обрабатываемости резанием высокоуглеродистой стали (шарикоподшипниковой) является структура мелкозернистого (точечного) перлита [2]. Для грубой обдирки, для которой чистота обработки не имеет существенного значения, наиболее подходящей является „наследственно» крупнозернистая сталь. Мелкозернистая (номера зерна 5—8 по шкале ASTM) вязкая сталь является наиболее подходящей для цементации и чистовой обработки [7]. Горяче- и холоднокатаная и волочёная углеродистая сталь с содержанием углерода выше 0,40/0 и легированная с содержанием углерода выше 0,3% для улучшения обрабатываемости должна подвергаться отжи-гу [8]. Сталь, раскисленная только ферромарганцем (кипящая сталь) или ферромарганцем и ферросилицием, — наследственно крупнозернистая сталь, а сталь, дополнительно раскисленная алюминием, — мелкозернистая.
Поэтому для определения зернистости необходимо знать зависимость размера зерна от температуры. Практически, однако, удобнее наследственную зернистость определять лишь размером зерна (соответствующим номером шкалы, рис. 182,а, • причем предварительно сталь должна быть нагрета до таких температур, при которых у наследственно мелкозернистой стали зерно еще не начнет расти (см. рис. 178), а у наследственно крупнозернистой стали уже вырастает.. Для обычных сортов конструкционной стали — эта температура 930°С. Стали, у которых при этой температуре номер зерна 1—4, принято считать наследственно крупнозернистыми, а стали с номером зерна 5—8 — наследственно мелкозернистыми. Наследственно мелкозернистая сталь не склонна к перегреву, т. е. интенсивный рост зерен начинается при значительно более высокой температуре, чем у наследственно крупнозернистой. Поэтому интервал температур закалки у наследственно мелкозернистых сталей значительно шире, чем у наследственно крупнозернистых. В наследственно мелкозернистой стали при нагреве до высоких температур (1000—1050°С) зерно увеличивается незначительно, однако при более высоком нагреве наступает бурный рост зерна. В наследственно крупнозернистой стали, наоборот, сильный рост зерна наблюдается даже при незначительном перегреве выше Act (рис, 107). Различная склонность к росту зерна определяется условиями раскисления стали и ее составом. Механические свойства стали (ударная вязкость, предел усталости и другие) зависят только от величины действительного зерна стали, т. е. падение идет быстро и при 650° временное сопротивление составляет около а/5 начальной величины. В отношении коррозии ковкий чугун считается наиболее устойчивым по сравнению с серым чугуном и сталью. Его поверхность — обычно ровная и гладкая — состоит из чистого феррита и потому, как совершенно однородная, она не дает в электролите микропар вследствие разности потенциалов отдель ных точек на поверхности. Такая однородная поверхность легко покрывается цинком, оловом, что невозможно для изделий из серого чугуна.Испытание отливок ковкого чугуна. Технические условия определяются ОСТ/НКТП 8826/2177. Поверка качеств отливок производится:а) наружным осмотром, обмером;б) испытанием контрольных образцов для определения временного сопротивления на разрыв и относительного удлинения;в) испытанием на твердость;г) проверкой отливок на качество отжига по виду излома;д) испытанием отливок на микроструктуру.Испытание на твердость производится на отливках в. местах, подлежащих обработке, для чего необходимо предварительно снять поверхность отливки в местах испытания не менее чем на 1 мм. Твердость по Бринелю определяется шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 750 кг, время действия нагрузки не менее 10 сек. Количество отливок, отбираемых для испытания на твердость, определяется соглашением заказчика с заводом-изготовителем.Испытание изломом. Отливки весом более 5 кг, если конфигурация позволит, должны иметь специальные приливы (ушки) толщиной, соответствующей средней толщине отливки, но не более 16 х 19 мм. В отливках длиной > 600 мм такие приливы должны быть у каждого конца; ушки должны быть расположены в местах, допускающих свободный их отлом приемщиком.
Вопрос25
Кристаллизация металлов и сплавов. Факторы, влияющие на величину и форму зерна.
Кристаллическое строение металлов, типы кристаллических решеток
Металл представляет собой вещество, состоящее из положительных ионов, вокруг которых по орбитам вращаются электроны. На последнем уровне число электронов невелико. Эти электроны имеют возможность «свободно» перемещаться по всему объѐму металлической кристаллической решетки, связывая как нейтральные атомы, так и положительно заряженные ионы. Наиболее распространены три вида кристаллических решеток металлов.
Отличительной особенностью кристаллических тел является то, что составляющие их атомы расположены в строго определенном порядке и образуют так называемую пространственную кристаллическую решетку.
Тела, в которых атомы расположены хаотически, т. е. в беспорядке, называются аморфными. К ним относятся: клей, пластмассы, стекло и др. От расположения атомов в кристаллической решетке зависят свойства металла. 
В кубической объемноцентрированной решетке расположено девять атомов. Такую решетку имеют хром, вольфрам, молибден, ванадий и железо при температуре до 910° С.
В кубической гранецентрированной решетке расположено 14 атомов. Такую решетку имеют: медь, свинец, алюминий, золото, никель и железо при температуре 910—1400° С. В гексагональной плотноупакованной решетке расположено 17 атомов. Такую решетку имеют: магний, цинк, кадмий и другие металлы.
Расстояние между атомами в кристаллической решетке может быть различным по разным направлениям. Поэтому и свойства кристалла по разным направлениям не одинаковы. Такое явление называется анизотропией. Все металлы — тела кристаллические, поэтому они являются телами анизотропными. Тела, у которых свойства во всех направлениях одинаковые, называются изотропными.
Кусок металла, состоящий из множества кристаллов, обладает в среднем свойствами, одинаковыми во всех направлениях, поэтому он называется квазиизотропным (мнимая изотропность).
Анизотропность имеет большое практическое значение. Например, путем ковки, штамповки, прокатки в деталях получают правильную ориентацию кристаллов, в результате чего вдоль и поперек детали достигаются различные механические свойства. С помощью холодной прокатки добиваются высоких магнитных и электрических свойств в определенном направлении детали.
Кристаллизация металлов и сплавов. Факторы, влияющие на величину и форму зерна.
Кристаллизация – это переход вещества из жидкого состояния в твердое кристаллическое; заключается в образовании кристаллических зародышей и их росте при достижении расплавом определенной температуры. Процесс кристаллизации сопровождается выделением скрытой теплоты кристаллизации, и поэтому в процессе охлаждения в начале кристаллизации скорость охлаждения уменьшается. Кристаллизация металлов идет при постоянной температуре. Жидкий металл при охлаждении не испытывает качественных изменений: кривая охлаждения идет плавно. При достижении теоретической температуры кристаллизации на кривые охлаждения появляется горизонтальная площадка, так как отвод тепла компенсируется выделяющейся при кристаллизации скрытой теплотой кристаллизации. Когда закончится процесс кристаллизации, кривая охлаждения снижается опять плавно. В жидком металле происходит непрерывное движение атомов. С понижением температуры движения атомов замедляются. Они начинают сближаться, группироваться, образуя зародыши или центры кристаллизации. Процесс образования этих зародышей идет непрерывно, но наряду с ним происходит и процесс роста образовавшихся кристаллов. При небольшом переохлаждении образуется малое количество крупных кристаллов, при большом — образуется значительное количество мелких кристаллов. Это находит место в практике литейного производства: при литье тонкостенных деталей получается мелкозернистая структура, а при литье деталей с толстыми стенками — крупнозернистая. Кристаллизация сплавов при снижающейся, характер изменения которой (во времени) определяется диаграммой фазового состояния. Процесс кристаллизации сплавов отличается от процесса кристаллизации чистых металлов: у большинства сплавов на кривой охлаждения имеется две горизонтальные площадки, т.е. процесс кристаллизации происходит в интервале температур T1 — T2, где T1 — температура начала кристаллизации и T2—температура конца кристаллизации. Интервал температур с температуры начала до температуры конца кристаллизации называется температурным интервалом кристаллизации. В этом интервале сплав состоит из смеси жидкой и твердой (или твердых) фаз.
Факторы, влияющие на величину зерна. Большинство металлов кристаллизуется с переохлаждением, причем степень переохлаждения у разных металлов различна. Важнейшим фактором, влияющим на величину зерна при кристаллизации, является степень переохлаждения. Степень переохлаждения определяет число центров кристаллизации и скорость роста кристаллов. От числа центров и скорости роста кристаллов зависит величина зерна. При большом числе центров и незначительной скорости роста зерна будут мельче, при малом числе центров и большой скорости роста — крупнее. Если степень переохлаждения невелика, то число центров получается небольшое, а скорость роста кристаллов велика. Поэтому при медленном охлаждении получаются крупные зерна. При большой степени переохлаждения образуется большое число центров, а скорость роста невелика. Следовательно, при быстром охлаждении зерна будут мельче.
На величину зерна влияют также следующие факторы.
1. Высокая температура вызывает рост зерна. Этим объясняется «перегорание» электрических ламп: под действием высокой температуры происходит рост зерен и ослабление связи между ними, что приводит к обрыву нити.
2. Отсутствие внутренних препятствий способствует росту зерен. Если в расплавленный металл ввести мельчайшие частицы, называемые модификаторами, то они, являясь добавочными центрами кристаллизации, будут способствовать получению мелкого зерна и препятствовать росту зерен. Поэтому в стали, выплавленной с добавкой алюминия, не происходит роста зерна до температуры 950°, а введение в расплавленный вольфрам мельчайших частиц окиси тория предохраняет электролампы от «перегорания».
3. Разрушение зерна, например при ковке и штамповке, происходит из-за разрушения оболочки, препятствующей росту зерна. Поэтому для предотвращения роста зерна применяют после ковки и штамповки термическую обработку — например отжиг.
Как размер кофейного зерна влияет на вкус
Сорт кофе Марагоджип считается элитным только потому, что у него самые крупные зёрна — это прекрасная иллюстрация идеи, что вкус кофе зависит от размера зёрен. Вроде как, чем больше зерно, тем кофе вкуснее. В реальности всё не так. А как — разбираемся в этой статье.
4 мин. на чтение
32052 просмотра
Скрин — это термин, с помощью которого обозначают размер кофейного зерна. Цель скрининга — рассортировать зёрна по размерам. Ниже рассказываем о том, зачем это нужно и как размер зерна сказывается на вкусе кофе.
Как измеряют зёрна кофе
Чтобы определить размер зерна, кофе просеивают через стопку специальных сит — скринов. У каждого сита отверстия своего размера: верхний скрин в стопке самый крупный, нижний — мелкий. Просеивая кофе через такое простое устройство, зёрна сортируются по размерам.
Бывают и промежуточные скрины. Например, 14–15 или 16–17
Один скрин равен 1/64 дюйма или 0,04 см. Пересчитать скрин в сантиметры можно по формуле: скрин/64×2.54. Например, скрин 17 будет равен 0,67 см, а скрин 18 — 0,71 см. Получается, что зёрна размера 18 на 0,04 см крупнее, чем зёрна размера 17.
Измеряют только зелёные зёрна, потому что во время обжарки они увеличатся до 50%, а значит разброс в размере, который изначально был небольшим, станет очень заметным.
Как обозначается размер зерна в названии кофе
В зависимости от страны или континента размер будет обозначаться по-разному. Общепринятая классификация начинается от скрина 20 и заканчивается скрином 8. Но иногда размер зерна обозначается не числом, а словом. Вот как обозначают размер зёрен в разных странах:
Классификация в отрасли
Центральная и Южная Америка
Такое обозначение размера очень часто можно встретить прямо в названии кофе. Например, Колумбия Сьюпремо или Кения АА.
Как связан размер зёрен и вкус кофе
Часто чем выше растёт кофе, тем меньше вырастает зерно, но его вкус получается более ярким.
Если в конкретный сезон было слишком мало дождей, то процент мелких зёрен в урожае увеличится.
Разные разновидности деревьев характерны урожаем разного размера ягод.
Часто кофе оценивают исключительно по внешнему виду. Кто-то считает, что в крупных зёрнах содержится больше компонентов вкуса и аромата, а значит — такой кофе вкуснее и должен стоить дороже. На самом деле это не так.
В текущей системе оценки кофе, Q-грейдинге, нет ни слова о размере зерна. Бывает, что среди зёрен одного и того же кофе, мелкие зёрна выигрывают у более крупных.
Зачем нужно сортировать зёрна по размеру
Размер зёрен сильно влияет на выбор профиля обжарки: чем крупнее зерно, тем сложнее его жарить. Во-первых, структура зерна в зависимости от размера становится более пористой. А во-вторых, крупное зерно легко пересушить сверху, но не обжарить внутри. Например, зёрна марагоджипа крайне сложно обжаривать из-за их большого размера.
Обжаривать неотсортированные зёрна ещё сложнее, чем просто крупные или просто мелкие. В неотсортированном зерне химические реакции начинают происходить в разное время. С одной стороны, это хорошо, потому что именно такой кофе может получиться многогранным. С другой — управлять процессом обжарки таких зёрен намного сложнее: чтобы добиться качественного вкуса, приходится искусственно притормаживать или ускорять некоторые стадии обжарки.
Чаще всего сортировка зёрен по размеру нужна именно коммерческому кофе, где важен определенный набор стабильных физических и органолептических характеристик. Иначе говоря, важна стабильность вкуса от партии к партии.
О чем говорит размер кофейного зерна?
Бразилия, как ни странно, используется обозначение Strictly Soft, что не означает кофе, выращенный на больших высотах или кофе, физический жесткий. Это обозначение является показателем высшего сорта. Вся восточная Африка и Индия до сих пор применяет британскую систему оценку сорта, основанную на буквенных обозначениях. Термины SHB и SHG в Центральной Америке относятся к зернам, выращенным высоко в горах. Колумбия уже давно известна своим кофе под названием Supremo и Excelso. Как вывод, универсальной системы классификации зеленых кофейных зерен нет.
Некоторые люди традиционно предполагают, что вкус зависит от размера. Это далеко не так, ведь на вкус влияют очень много параметров: генетика, терруар, обработка и т.д., и однозначно проводить корреляцию не имеет смысла. Однако, у многих компаний иная точка зрения. Можно заметить, что Кения АА на рынке продается по заметно более высоким ценам, чем Кения АБ. Этот пример – следствие «менталитета большого размера», продиктованного International Trade Centre (ITC) и International Coffee Organization (ICO). Эти организации утверждают, что классификация на основе размера является правильным подходом, так как на больших высотах кофе становится более плотным и более крупным по размеру, чем кофе, произведенный на более низких высотах. Точно так же кофе развивается медленнее на больших высотах и часто имеет лучшие вкусовые характеристики. В итоге, маленькие по размеру зерна не поступают в продажу, либо имеют крайне низкую стоимость на рынке.
В примерах выше мы обошли стороной одного из значимых производителей кофе – Эфиопию. В этой стране, напротив, скрин является второстепенным фактором отбора кофейного зерна – это одна из особенностей Эфиопии, кофе здесь не сортируется по размеру. Внимание уделяется наиболее важным параметрам, таким как: плотность зерна, количество дефектов и способ обработки. Все параметры формируют соответствие к определенному грейду и их всего 8. Например, 1 и 2 грейд – кофе высшего класса, преимущественно мытой обработки, но не обязательно – встречаются и небольшие лоты натуральной обработки высокого грейда. Грейды с 3 по 8 – натуральная обработка, характеризующиеся бОльшим количеством дефектов. Кофе ниже 6-го грейда не экспортируется и может использоваться только на внутреннем рынке.
Профессиональной оценкой кофе занимаются Q-грейдеры. При этом размер зерен в исследуемом образце оценивается без привязки к оценке вкуса. Т.е. в системе оценки нет зависимости размера и вкуса кофе.
На примере наших лотов покажем, что физическая величина зерна напрямую не влияет на вкус.
В нашем ассортименте есть очень необычный кофе. Это лот с Фермы Вагнера Ферреро – Пантано, которая расположения в Бразилии, регион Серрадо.
Сорт Ибаири – экспериментальный, привезен в Бразилию с Гавайев, характеризуется крайне мелким размером зерна и культивируется редко из-за низкой урожайности, сложностей в обработке и обжарке ввиду наличия явных дефектов, которые остаются в зерне, т.к. привычные способы сортировки не позволяют их отобрать как раз из-за особенностей скрина. Тем не менее, за свои уникальные вкусовые характеристики он часто получается высокие оценки профессионалов (87-88 Q), а Ибаири выращенный Вагнером Ферерро в 2016 г., был включен в список шедевров Датерра https://www.youtube.com/watch?v=TnZb0n4IXPA.
В то же время лоты, относящиеся, например, к fine commerce, могут быть очень однородными и красивыми по размеру, но при этом не выделяться каким-либо особенным букетом.
РАЗМЕР И ОБЖАРКА
Как было сказано в начале статьи, скрининг – это отбор зерен по размеру. Это очень важный процесс обработки, так как зерна разного скрина будут проводить тепло по-разному и, как следствие, по-разному обжариваться. Из-за разной площади соприкосновения зерен с барабаном ростера (в основном, это относится к ростерам кондукционного типа) подобрать профайл обжарки будет проблематично. Поэтому если зерна отсортированы по размеру, получится более равномерная обжарка, что благоприятно повлияет на вкус. Но и на конвекцию размер зерна тоже влияет – чем меньше зерна, тем плотнее друг к другу они располагаются и тем сложнее воздуху проходить и переносить тепло и влагу. При должной организации работы с зерном эти нюансы вполне управляемы – профиль обжарки подбирается под каждый конкретный лот, учитывая его особенности.
Не смотрите на зерна, наслаждайтесь вкусом;)