Як тепловий шок впливає на каструлі з різних матеріалів?

В іншому питанні у мене було невелике обговорення-обговорення з TFD щодо ефекту шокового охолодження на сковородах. Коротше кажучи, я сказав, що це погано для сковороди, і він сказав, що, особливо якщо каструля зроблена зі сталі, вона мала бути при 500 ° C, щоб удари мали наслідки, а не при температурі приготування цукерок. Я думаю, що якщо це трапляється часто, навіть при низьких температурах, внутрішня структура каструлі буде менш рівномірною (через мікротріщини, чи, можливо, деяку різницю кристалічної структури металу), що призведе до гарячих точок.

Я хотів би трохи розширити питання. Я думаю, що всі ми погодимось, що великі температурні удари мають погані наслідки для металів (подумайте, кування). Я думаю, що менші потрясіння матимуть певні (але менші наслідки), але після коментарів TFD я не впевнений. Не могли б порадувати когось, хто має кращі знання про метали, поясніть, що відбувається в різних комбінаціях наступних комбінацій:

1. Спосіб охолодження
   1. Занурюємо всю сковороду в холодну воду (як і в мене, у мене є гарячий цукровий сироп, і хочу негайно припинити нагрівання).
   2. Наливаючи невелику кількість холодної рідини в порожню гарячу сковороду (як у знежиренні).
2. Матеріал каструлі
   1. Нержавіюча сталь
   2. Алюміній
   3. Застелене дно
   4. З покриттям (наприклад, емаль, ПТФЕ, кераміка)
   5. Мідь
   6. Залізо
3. Різниця в температурі (наша холодна вода в усіх випадках знаходиться в межах 5 ° C (холодильник) - 15 ° C (кран))
   1. Температура стейків / цукерок (виберемо діапазон 160 ° С - 200 ° С через карамелізацію та Лейденфроз)
   2. Найгарячіша температура печі (тому що я хочу знати про крайній випадок. 400 ° C або 500 ° слід робити, перший тому, що це я впевнений у моїй плиті, другий тому, що TFD це згадав).

Припустимо, не один шок, а регулярні поштовхи (можливо, два потрясіння на тиждень протягом життя сковороди). Які будуть наслідки? А також, чи є комбінація, яка може (але не завжди призведе до цього) негайно зламати чавунну сковороду?

З покриттям (наприклад, емаль, ПТФЕ, кераміка)

Я взагалі не можу відповісти, але це легко. Раптовий тепловий шок спричиняє перенапруження матеріалу за рахунок неоднакового розширення, або в тому ж матеріалі, що має високі теплові градієнти, або в інтерфейсах між матеріалами з різними коефіцієнтами теплового розширення. Деформація в цьому випадку (два різні матеріали) може бути дуже великою. Якщо матеріал, про який йде мова, не еластичний (наприклад, емаль + керамічний; я думаю, що ПТФЕ відрізняється, але я не впевнений), то зв'язки між покриттям і металом будуть сильно напружені, і це, швидше за все, потріскається і сколиться.

Я можу вам сказати з особистого досвіду, що я фактично використовував це на свою користь:

Навесні я виробляю невелику кількість кленового сиропу шляхом кип’ятіння соку в непокритому посуді з нержавіючої сталі. У рідкісних випадках, супроводжуючи вивільнення багатьох експлікантів, я дав сиропу закипіти занадто далеко, і в цей момент він горить і, здається, покриває дно каструлі тонким, але твердим і дуже пружним шаром сажі. Трюк у видаленні цього матеріалу полягає в тому, щоб почати якийсь стрес-тріщину, наприклад, вичищення w / сталевої вати або мідної прокладки, і тоді я роблю, я кладу каструлю на плиту на деякий час, щоб вона нагрілася гарячою (але не гаряче), а потім піднесіть його до раковини і розпорошіть холодну воду на внутрішнє дно каструлі, де застрягла сажа. Через кілька разів сажа почне відшаровуватися, а потім її легше видалити комбінацією стирання та теплового удару. (Дві каструлі я ' Ви зробили це на добре; обидва - це нержавіюча сталь з товстим (> 8 мм) дном, і я провів їх принаймні 30 або 40 теплових циклів цього типу.)

редагувати re: загальна тема:

Вікіпедія говорить про це :

Міцність матеріалу до теплового удару характеризується параметром теплового удару:

де

• k - теплопровідність,
• σT - максимальне натяг, яким матеріал може протистояти,
• α - коефіцієнт теплового розширення
• E - модуль Юнга, і
• ν - коефіцієнт Пуассона.

Більш висока теплопровідність означає, що важче отримати великий тепловий градієнт по всьому матеріалу (менш схильний до ударів); більш високе термічне розширення означає більше напруження (більш схильне до удару), а більш високий модуль Юнга означає більше напруги для даного напруження (більш схильний до удару).

Тож теоретично можна порівняти різні матеріали. (вправа для читача;) Найімовірніше, мідь була б більш стійкою, ніж інші метали, через її більшу теплопровідність та більшу пластичність.

Теплопровідність k : мідь = 401, алюмінієві сплави = 120-180, нержавіюча сталь = 12-45 (шт. = Вт / м * К)

σT: немає ідеї:

Коефіцієнт теплового розширення α : мідь = 17, алюміній = 23, залізо = 11,1, нержавіюча сталь = 17,3 (одиниці = 10−6 / ° C)

Модуль Юнга E : мідь = 117, алюміній = 69, залізо / сталь = близько 200 (одиниці = ГПа)

Співвідношення Пуассона ν : мідь / нержавіюча сталь / алюміній становлять 0,3-0,33, чавун = 0,21-0,26

Так нержавіюча сталь гірша за алюміній або мідь (набагато нижча теплопровідність, вищий модуль Юнга).

Я ніколи не проводив наукових випробувань на сковородах, але, маючи багаторічний досвід, я спостерігав це за допомогою побутової електричної печі, духовки та газових плит

Чавун: Каструля хорошої якості здається незнищенною, низька якість із вадами трісне навмання, але частіше при раптовому нагріванні чи охолодженні. Купуючи нову чавунну каструлю, піддайте їй кілька екстремальних теплових ударів на вашій побутовій плиті, перш ніж ви будете турбуватися про приправу. Якщо він тріщить, відправте його назад під гарантію. У мене є каструля, яка старша за мене, яка не раз піддавалася термічному шоку, включаючи кинуті в надзвичайно гарячі пожежі, і не показує жодних ознак і пошкоджень. Насправді це витримана поверхня краще, ніж деякі сковороди з ПТФЕ

Алюміній з покриттям: (PTFE) Алюміній швидко слабшає і викривляється при тепловому ударі. Якщо використовувати занадто високий нагрівання, це призведе до викривлення, і покриття також швидко погіршиться. Через деякий час ви можете використовувати тиск рукою, щоб "переробити" дно :-)

Нержавіюча сталь: хороша якість здається незнищенною, цей пась може викривитися дуже незначно, але, як правило, відстоюється при регулярному використанні. Каструлі, які використовуються для зняття глазуру, здається, з часом стають стрункішими (менш липкими) (це добре). У мене є вокк з нержавіючої сталі розміром 55 см, який регулярно використовувався протягом останніх десяти років, і щоразу миється, скидаючи в холодну воду і очищаючи відразу після подачі

Застелене дно: я ніколи навмисно не шокував цей тип каструлі, звичайно не використовувався для такого типу готування. Використовується для низького рівного тепла

Я був би здивований, якби домашня піч могла дістати до 400 ° C, не кажучи вже про 500 ° C. Більшість печей не можуть пропустити температуру понад 260 ° C, і це у закритому ящику

Сталі, як правило, твердіють вище 500 ° C (930 ° F), як правило, вище 700 ° C (1300 ° F). Це також робить їх крихкими. Процеси затвердіння закінчуються тим, що гарячий метал швидко охолоджується повітрям, маслом або водою. Для сталі з високою стійкістю деталі можна охолодити до -75 ° C (-100 ° F)

Вони загартовані від 230 ° C (445 ° F), як правило, 270 ° C (520 ° F). Загартовування робить метал жорстким, але не крихким. Процес загартовування закінчується поступовим охолодженням до кімнатної температури

Діапазон 400 ° C (750 ° F) - 510 ° C (950 ° F) уникається протягом будь-якого періоду часу, оскільки це може спричинити розхитування

Обробляв недорогу каструлю з білим керамічним покриттям на зразок такої (не знаючи, чи потрібна буде така обробка, і хотів це дізнатися), регулярно охолоджував її під проточною водою (спочатку наносив на основу), щоб я міг очистити і зберігати її відразу після спорожнення. Після 10-20 таких обробок все, що прилипало б до нержавіючої сталі, прилипало б до кераміки, тому властивості, що протиставляють себе, пришвидшували капутт дуже швидко. Немає видимих ​​відколів, але помітно покриття легко забарвлюється від куркуми, карамелі тощо ... таким чином, що ви навряд чи зможете знову стати білим.

Так, термічний удар пошкодив антипригарне керамічне покриття. якщо дно бутерброд, є більше шансів не тільки втратити антипригар, але і отримати мікро тріщини.

У випадку з нормальним покриттям на водній основі ptfe ви не будете дотримуватися того ж.