Como o choque térmico afeta as panelas feitas de diferentes materiais?

Coated (e. g. enamel, PTFE, ceramic)

Eu não consigo responder em geral, mas é fácil. O choque térmico repentino causa tensão em um material por expansão desigual, seja no mesmo material por altos gradientes térmicos, seja em interfaces entre materiais com diferentes coeficientes de expansão térmica. A tensão neste caso (dois materiais diferentes) pode ser muito alta. Se o material em questão não é elástico (por exemplo, esmalte + cerâmica; eu acho que o PTFE é diferente, mas não tenho certeza), então os laços entre o revestimento e o metal seriam severamente desgastados e provavelmente seria quebrado e lascado.

Eu posso dizer a você por experiência pessoal que eu realmente usei isso a meu favor:

Na primavera, eu produzo uma pequena quantidade de xarope de bordo fervendo a seiva em uma panela de aço inoxidável sem revestimento. Em raras ocasiões, acompanhada da liberação de muitos palavrões, deixei a calda ferver demais, ponto em que ela queima e parece cobrir o fundo da panela com uma fina, mas dura e muito resistente camada de negro de fumo. O truque para remover este material é começar algum tipo de crack de stress, e. esfregando com lã de aço ou uma almofada de cobre, e então o que eu faço é colocar a panela no fogão por um tempo para deixá-la aquecer quente (mas não vermelha), e então trazê-la para a pia e borrifar água fria no fundo da panela interna, onde o negro de fumo ficou preso. Depois de algumas vezes, o negro de fumo começa a descamar e então fica mais fácil de remover por uma combinação de abrasão e choque térmico. (As duas panelas que eu fiz isso foram ótimas; ambas são de aço inoxidável com um fundo grosso (> 8mm), e eu as coloquei em pelo menos 30 ou 40 ciclos térmicos deste tipo.)

edite re: tópico geral:

Wikipedia diz isso :

The robustness of a material to thermal shock is characterized with the thermal shock parameter:

where

• k is thermal conductivity,
• σT is maximal tension the material can resist,
• α is the thermal expansion coefficient
• E is the Young's modulus, and
• ν is the Poisson ratio.

Maior condutividade térmica significa que é mais difícil obter um grande gradiente térmico no material (menos propenso a choques); expansão térmica mais alta significa mais esforço (mais propenso a choques) e maior módulo de Young significa mais estresse para uma determinada cepa (mais propensa a choques).

Então, teoricamente, você poderia comparar os diferentes materiais. (exercício para o leitor;) O cobre mais provável seria mais resiliente que os outros metais, devido à sua maior condutividade térmica e maior ductilidade.

Condutividade térmica k : Cobre = 401, ligas de alumínio = 120-180, aço inoxidável = 12-45 (unidades = W / m * K)

σT: sem ideia:

Coeficiente de expansão térmica α : Cobre = 17, Alumínio = 23, ferro = 11,1, aço inoxidável = 17,3 ( unidades = 10−6 / ° C)

Módulo de Young E : Cobre = 117, Alumínio = 69, ferro / aço = cerca de 200 (unidades = GPa)

Índice de Poisson ν : Cobre / aço inoxidável / alumínio estão em torno de 0,3-0,33, ferro fundido = 0,21 -0,26

Assim, o aço inoxidável é pior que o alumínio ou o cobre (condutividade térmica muito mais baixa, maior módulo de Young).

Eu nunca fiz testes científicos em panelas, mas a partir de muitos anos de experiência eu observei isso usando fogão elétrico doméstico, forno e fogão a gás

Ferro fundido: Uma panela de boa qualidade parece indestrutível, a baixa qualidade com falhas irá rachar aleatoriamente, mas mais frequentemente quando subitamente aquecida ou resfriada. Quando você compra uma panela de ferro fundido novo dar-lhe alguns choques térmicos extremos em seu fogão doméstico antes de incomodar temperando-lo. Se ele rachar, devolva-o sob garantia. Eu tenho uma panela que é mais velha do que eu que foi termicamente chocada repetidamente, incluindo jogadas em fogos super quentes, e não mostra nenhum sinal ou dano. Na verdade, sua superfície temperada é melhor do que algumas panelas de PTFE

Alumínio revestido: (PTFE) O alumínio torna-se rapidamente mais fraco e deforma-se com choque térmico. O uso de calor muito alto causará distorção e o revestimento também se deteriorará rapidamente. Depois de um tempo você pode usar a pressão da mão para "remodelar" o fundo: -)

Fundo em sanduíche: Eu nunca choquei termicamente este tipo de panela intencionalmente, normalmente não usado para este tipo de cozimento. Usado para baixo calor uniforme

Eu ficaria surpreso se um fogão doméstico pudesse chegar a 400 ° C e muito menos 500 ° C. A maioria dos fornos não pode ultrapassar 260 ° C (500 ° F) e isso é em uma caixa fechada

Os aços são geralmente endurecidos acima de 500 ° C (930 ° F), normalmente acima de 700 ° C (1300 ° F). Isso também os torna frágeis. Os processos de endurecimento terminam com o metal quente sendo rapidamente resfriado com ar, óleo ou água. Para aço de alta estabilidade, as peças podem ser resfriadas abaixo de -75 ° C (-100 ° F)

Eles são temperados de 230 ° C (445 ° F), tipicamente 270 ° C (520 ° F). O revenimento torna o metal resistente, mas não frágil. O processo de revenimento termina com o resfriamento gradual até a temperatura ambiente

A faixa de 400 ° C (750 ° F) - 510 ° C (950 ° F) é evitada por qualquer período de tempo, pois isso pode causar fragilização

Tratou-se de uma panela revestida de cerâmica branca barata (não sabendo se levaria esse tratamento e querendo descobrir), resfriado regularmente sob água corrente (aplicado pela primeira vez na base) para que eu pudesse limpá-lo e armazená-lo corretamente depois de esvaziar. Depois de 10 a 20 desses tratamentos, qualquer coisa que se prendesse ao aço inoxidável iria aderir à cerâmica, de modo que as propriedades antiaderentes ficavam muito rápidas. Nenhuma lasca visível, mas notavelmente o revestimento facilmente manchado de cúrcuma, caramelo, etc ... de uma maneira que você dificilmente poderia obtê-lo branco novamente.

Sim, revestimento cerâmico antiaderente danificado por choque térmico. Se o fundo é sanduíche, há mais chances de não apenas perder o antiaderente, mas também obter micro-rachaduras.

No caso de revestimento de ptfe à base de água normal, você não observará o mesmo.