Как тепловой удар влияет на сковородки из разных материалов?

В другом вопросе у меня было небольшое обсуждение-обсуждение с TFD о влиянии шокового охлаждения на сковородки. В двух словах, я сказал, что это плохо для сковороды, и он сказал, что, особенно, если сковорода изготовлена ​​из стали, она должна быть при температуре 500 ° C, чтобы последствия имели шок, а не при температуре приготовления конфеты. Я думаю, что если это случается часто, даже при низких температурах, внутренняя структура поддона будет менее ровной (из-за микротрещин или, возможно, некоторой разницы в кристаллической структуре металла), что приведет к появлению горячих точек.

Я хотел бы немного расширить вопрос. Я думаю, мы все согласимся с тем, что сильные температурные шоки плохо влияют на металлы (подумайте, ковка). Я думаю, что меньшие шоки будут иметь некоторые (но меньшие последствия), но после комментариев TFD я не уверен. Может кто-нибудь с лучшими знаниями о металлах объяснить, что происходит в различных комбинациях следующих комбинаций:

1. Метод охлаждения
   1. Погружение всей сковороды в холодную воду (например, у меня есть горячий сахарный сироп, и я хочу немедленно прекратить нагрев).
   2. Налейте небольшое количество холодной жидкости в пустую горячую сковороду (как при дегазировании).
2. Пан материал
   1. Нержавеющая сталь
   2. алюминий
   3. Зажатый дно
   4. С покрытием (например, эмаль, PTFE, керамика)
   5. медь
   6. Железо
3. Разница температур (наша холодная вода во всех случаях находится в диапазоне 5 ° C (холодильник) - 15 ° C (кран))
   1. Температура стейка / леденца (выберем диапазон 160 ° C - 200 ° C из-за карамелизации и лейденфроста)
   2. Самая высокая температура в печи (потому что я хочу знать об экстремальном случае. 400 ° C или 500 ° должны подойти, первое, потому что это то, что я точно имел на моей плите, второе, потому что TFD упомянул это).

Давайте предположим, что не один шок, а регулярные шоки (возможно, два шока в неделю в течение срока службы сковороды). Каковы будут эффекты? Кроме того, существует ли комбинация, которая может (но не всегда приводит к) немедленно взломать чугунную сковороду?

С покрытием (например, эмаль, PTFE, керамика)

Я не могу ответить в общем, но это легко. Внезапный тепловой удар вызывает деформацию в материале из-за неравного расширения, либо в том же материале из-за высоких температурных градиентов, либо в границах раздела между материалами с различными коэффициентами теплового расширения. Напряжение в этом случае (два разных материала) может быть очень высоким. Если рассматриваемый материал не является эластичным (например, эмаль + керамика; я думаю, что ПТФЭ отличается, но я не уверен), тогда связи между покрытием и металлом будут сильно деформированы, и он, вероятно, растрескается и расколется.

По личному опыту могу сказать, что я использовал это в своих интересах:

Весной я произвожу небольшое количество кленового сиропа, отваривая сок в кастрюле из нержавеющей стали без покрытия. В редких случаях, сопровождаемых выпуском многих ругательств, я давал сиропу слишком сильно кипеть, и в этот момент он горит и, кажется, покрывает дно сковороды тонким, но твердым и очень упругим слоем сажи. Хитрость для удаления этого материала состоит в том, чтобы начать некую стрессовую трещину, например, вытирая стальную вату или медную прокладку, и затем я на некоторое время ставлю кастрюлю на плиту, чтобы она нагрелась горячей (но не раскаленный докрасна), а затем перенесите его в раковину и обрызгайте холодной водой внутреннюю поверхность поддона, к которой прилипла сажа. Через несколько раз сажа начнет отслаиваться, а затем ее будет легче удалить за счет сочетания истирания и термического удара. (Две сковородки я мы сделали это на все хорошо; оба из нержавеющей стали с толстым (> 8 мм) дном, и я провел их как минимум через 30 или 40 термических циклов этого типа.)

редактировать повторно: общая тема:

Википедия говорит это :

Устойчивость материала к тепловому удару характеризуется параметром теплового удара:

где

• k - теплопроводность,
• σT - максимальное напряжение, которому материал может противостоять,
• α - коэффициент теплового расширения
• Е - модуль Юнга, и
• ν - коэффициент Пуассона.

Более высокая теплопроводность означает, что труднее получить большой температурный градиент по материалу (меньше подвержен ударам); более высокое тепловое расширение означает большую деформацию (более подверженную ударам), а более высокий модуль Юнга означает большее напряжение для данной деформации (более подверженной ударам).

Так что теоретически вы можете сравнить разные материалы. (упражнение для читателя;) Скорее всего, медь будет более упругой, чем другие металлы, из-за ее более высокой теплопроводности и более высокой пластичности.

Теплопроводность k : медь = 401, алюминиевые сплавы = 120-180, нержавеющая сталь = 12-45 (ед. = Вт / м * К)

σT: без понятия:

Коэффициент теплового расширения α : медь = 17, алюминий = 23, железо = 11,1, нержавеющая сталь = 17,3 (единицы = 10−6 / ° C)

Модуль Юнга E : медь = 117, алюминий = 69, железо / сталь = около 200 (ед. = ГПа)

Коэффициент Пуассона ν : медь / нержавеющая сталь / алюминий составляет около 0,3-0,33, чугун = 0,21-0,26

Таким образом, нержавеющая сталь хуже, чем алюминий или медь (намного ниже теплопроводность, выше модуль Юнга).

Я никогда не проводил научных испытаний на сковородках, но из многолетнего опыта я наблюдал это, используя бытовую электрическую плиту, духовку и газовую плиту

Чугун: кастрюля хорошего качества кажется неразрушимой, низкое качество с дефектами будет трескаться случайно, но чаще при внезапном нагревании или охлаждении. Когда вы покупаете новую чугунную сковороду, перед тем, как приправить ее, нанесите несколько сильных тепловых ударов на кухонную плиту. Если он треснет, отправьте его обратно по гарантии. У меня есть кастрюля, которая старше меня, которая неоднократно подвергалась термическому шоку, включая бросание в очень горячие огни, и не показывает никаких признаков или повреждений. На самом деле это выдержанная поверхность лучше, чем некоторые кастрюли PTFE

Алюминий с покрытием: (PTFE) Алюминий быстро становится слабее и деформируется при тепловом ударе. Простое использование слишком высокой температуры вызовет деформацию, и покрытие также быстро портится. Через некоторое время вы можете использовать ручное давление, чтобы «изменить» дно :-)

Нержавеющая сталь: хорошее качество кажется не поддающимся разрушению, этот материал может слегка деформироваться, но при регулярном использовании его можно уменьшить. Кастрюли, которые используются для удаления остекления, со временем кажутся скользкими (менее липкими) (это хорошо). У меня есть вок из нержавеющей стали 55 см, который регулярно использовался в течение последних десяти лет, и каждый раз его моют, выливая в холодную воду и вытирая его сразу после подачи

Сэндвич дно: я никогда не умышленно термически шокировал этот тип сковороды, обычно не используется для этого типа приготовления. Используется для слабого равномерного нагрева

Я был бы удивлен, если бы домашняя печь могла нагреться до 400 ° C, не говоря уже о 500 ° C. Большинство духовок не может проходить более 260 ° C (500 ° F), и это в закрытой коробке

Стали обычно закаливаются при температуре выше 500 ° C (930 ° F), обычно выше 700 ° C (1300 ° F). Это также делает их ломкими. Процессы закалки заканчиваются быстрым охлаждением горячего металла воздухом, маслом или водой. Для высокостабильной стали детали могут быть охлаждены до температуры ниже -75 ° C (-100 ° F)

Они закалены от 230 ° C (445 ° F), обычно до 270 ° C (520 ° F). Закалка делает металл жестким, но не ломким. Процесс отпуска заканчивается постепенным охлаждением до комнатной температуры

Диапазон 400 ° C (750 ° F) - 510 ° C (950 ° F) исключается в течение любого промежутка времени, поскольку это может вызвать охрупчивание

Обрабатывал такую ​​недорогую кастрюлю с белым керамическим покрытием (не зная, потребуется ли такое лечение, и не желая выяснять это), регулярно охлаждая ее под проточной водой (сначала применяя к основанию), чтобы я мог чистить и хранить ее сразу после опорожнения. После 10-20 таких обработок все, что прилипло к нержавеющей стали, прилипало к керамике, поэтому антипригарные свойства быстро исчезали. Нет видимых сколов, но заметно, что покрытие легко окрашивается куркумой, карамелью и т. Д., Так что вы вряд ли сможете снова получить его белым.

Да, термический удар повредил антипригарное керамическое покрытие. если дно сэндвич, есть больше шансов не только потерять антипригарное покрытие, но и получить микротрещины.

В случае нормального покрытия на водной основе ptfe вы не будете наблюдать то же самое.