Wie wirkt sich ein Wärmeschock auf Pfannen aus verschiedenen Materialien aus?

Bei einer anderen Frage hatte ich eine kurze Diskussion mit TFD über die Auswirkung der Schockkühlung auf Pfannen. Kurz gesagt, ich sagte, dass es schlecht für die Pfanne ist, und er sagte, dass, insbesondere wenn die Pfanne aus Stahl besteht, es bei 500 ° C hätte sein sollen, damit die Schocks Konsequenzen haben, nicht bei Süßigkeiten-Kochtemperatur. Ich denke, dass, wenn es häufig vorkommt, selbst bei niedrigen Temperaturen die innere Struktur der Pfanne weniger gleichmäßig ist (aufgrund von Mikrorissen oder vielleicht einem Unterschied in der Kristallstruktur des Metalls), was zu heißen Stellen führt.

Ich möchte die Frage ein wenig erweitern. Ich denke, wir werden uns alle einig sein, dass große Temperaturschocks schlimme Folgen für Metalle haben (Think Forging). Ich denke, dass kleinere Erschütterungen einige (aber kleinere) Konsequenzen haben werden, aber nach den Kommentaren von TFD bin ich mir nicht sicher. Könnte bitte jemand mit besseren Kenntnissen über Metalle erklären, was in verschiedenen Kombinationen der folgenden Kombinationen passiert:

1. Kühlungsmethode
   1. Tauchen Sie die ganze Pfanne in kaltes Wasser (wie in, ich habe heißen Zuckersirup und möchte die Heizung sofort stoppen).
   2. Gießen Sie eine kleine Menge kalter Flüssigkeit in die leere heiße Pfanne (wie beim Entglasen).
2. Pfannenmaterial
   1. Rostfreier Stahl
   2. Aluminium
   3. Sandwichboden
   4. Beschichtet (zB Emaille, PTFE, Keramik)
   5. Kupfer
   6. Eisen
3. Temperaturdifferenz (unser kaltes Wasser liegt in jedem Fall im Bereich von 5 ° C (Kühlschrank) - 15 ° C (Wasserhahn))
   1. Steak- / Bonbontemperatur (wählen wir einen Bereich von 160 ° C - 200 ° C wegen Karamelisierung und Leidenfrost)
   2. Die heißeste Ofentemperatur (weil ich über den Extremfall Bescheid wissen möchte. 400 ° C oder 500 ° sollten reichen, die erste, weil ich das mit Sicherheit an meinem Ofen hatte, die zweite, weil TFD es erwähnt hat).

Nehmen wir nicht einen einzigen Schock an, sondern regelmäßige Schocks (vielleicht zwei Schocks pro Woche über die gesamte Lebensdauer der Pfanne). Was werden die Auswirkungen sein? Und gibt es auch eine Kombination, die eine Gusseisenpfanne sofort knacken kann (aber nicht immer dazu führt)?

Beschichtet (zB Emaille, PTFE, Keramik)

Ich kann im Allgemeinen nicht antworten, aber das ist einfach. Ein plötzlicher Wärmeschock verursacht eine Materialbelastung durch ungleiche Ausdehnung, entweder im selben Material durch hohe Wärmegradienten oder an Grenzflächen zwischen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Belastung in diesem Fall (zwei verschiedene Materialien) kann sehr hoch sein. Wenn das fragliche Material nicht elastisch ist (z. B. Email + Keramik; PTFE ist meiner Meinung nach anders, aber ich bin mir nicht sicher), würden die Bindungen zwischen der Beschichtung und dem Metall stark belastet und es würde wahrscheinlich Risse und Abplatzungen bekommen.

Ich kann Ihnen aus eigener Erfahrung sagen, dass ich dies tatsächlich zu meinem Vorteil genutzt habe:

Im Frühjahr produziere ich eine kleine Menge Ahornsirup, indem ich den Saft in einer unbeschichteten Edelstahlpfanne koche. In seltenen Fällen, begleitet von der Freisetzung vieler Explosivstoffe, habe ich den Sirup zu stark abkochen lassen. An diesem Punkt brennt er und scheint den Boden der Pfanne mit einer dünnen, aber harten und sehr widerstandsfähigen Schicht Ruß zu überziehen. Der Trick, um dieses Zeug zu entfernen, besteht darin, eine Art Spannungsriss zu erzeugen, z. B. durch Schrubben mit Stahlwolle oder einem Kupferkissen, und dann stelle ich die Pfanne für eine Weile auf den Herd, damit sie heiß wird (aber nicht glühend heiß), und dann zum Spülbecken bringen und kaltes Wasser auf den inneren Pfannenboden sprühen, an dem sich der Ruß festgesetzt hat. Nach einigen Malen beginnt der Ruß abzuplatzen und lässt sich durch eine Kombination aus Abrieb und Wärmeschock leichter entfernen. (Die beiden Pfannen I ' Habe dies getan, war in Ordnung. beide sind aus rostfreiem Stahl mit einem dicken Boden (> 8 mm), und ich habe sie mindestens 30 oder 40 Wärmezyklen dieses Typs unterzogen.)

Betreff: Allgemeines Thema:

Wikipedia sagt dies :

Die Robustheit eines Materials gegen Thermoschock wird durch den Thermoschockparameter charakterisiert:

woher

• k ist Wärmeleitfähigkeit,
• σT ist die maximale Spannung, der das Material widerstehen kann,
• α ist der Wärmeausdehnungskoeffizient
• E ist der Elastizitätsmodul, und
• ν ist das Poisson-Verhältnis.

Höhere Wärmeleitfähigkeit bedeutet, dass es schwieriger ist, einen großen Wärmegradienten über das Material zu erhalten (weniger stoßanfällig). Eine höhere Wärmeausdehnung bedeutet eine höhere Belastung (anfälliger für Schock) und ein höherer Elastizitätsmodul bedeutet eine höhere Belastung für eine bestimmte Belastung (anfälliger für Schock).

Theoretisch könnte man also die verschiedenen Materialien vergleichen. (Übung für den Leser;) Wahrscheinlich ist Kupfer aufgrund seiner höheren Wärmeleitfähigkeit und Duktilität widerstandsfähiger als die anderen Metalle.

Wärmeleitfähigkeit k : Kupfer = 401, Aluminiumlegierungen = 120-180, Edelstahl = 12-45 (Einheiten = W / m * K)

keine Ahnung

Wärmeausdehnungskoeffizient α : Kupfer = 17, Aluminium = 23, Eisen = 11,1, Edelstahl = 17,3 (Einheiten = 10–6 / ° C)

Elastizitätsmodul E : Kupfer = 117, Aluminium = 69, Eisen / Stahl = etwa 200 (Einheiten = GPa)

Das Poisson-Verhältnis ν : Kupfer / Edelstahl / Aluminium liegt bei 0,3-0,33, Gusseisen = 0,21-0,26

Edelstahl ist also schlechter als Aluminium oder Kupfer (viel geringere Wärmeleitfähigkeit, höherer Elastizitätsmodul).

Ich habe noch nie wissenschaftliche Tests an Pfannen durchgeführt, aber aus langjähriger Erfahrung habe ich dies mit Haushalts-Elektroherden, -Ofen und -Gaskochfeldern beobachtet

Gusseisen: Eine Pfanne von guter Qualität scheint unzerstörbar zu sein. Schlechte Qualität mit Fehlern reißt zufällig, aber häufiger, wenn sie plötzlich erhitzt oder abgekühlt wird. Wenn Sie eine neue Pfanne aus Gusseisen kaufen, setzen Sie Ihrem Haushaltsherd einige extreme Temperaturschocks aus, bevor Sie ihn würzen. Wenn es Risse gibt, senden Sie es unter Garantie zurück. Ich habe eine Pfanne, die älter ist als ich, die wiederholt thermisch geschockt wurde, einschließlich in superheiße Feuer geworfen wurde und keine Anzeichen oder Schäden aufweist. Tatsächlich ist die gewürzte Oberfläche besser als bei einigen PTFE-Pfannen

Beschichtetes Aluminium: (PTFE) Das Aluminium wird schnell schwächer und verformt sich mit einem Thermoschock. Wird zu viel Wärme verwendet, führt dies zu Verwerfungen und die Beschichtung verschlechtert sich ebenfalls schnell. Nach einer Weile können Sie mit der Hand den Boden "umformen" :-)

Edelstahl: Gute Qualität scheint unzerstörbar. Dieser Pas kann sich leicht verziehen, kann sich aber bei regelmäßiger Verwendung wieder beruhigen. Pfannen, die zum Entglasen verwendet werden, scheinen mit der Zeit glatter (weniger klebrig) zu werden (dies ist gut). Ich besitze einen 55-cm-Wok aus rostfreiem Stahl, der in den letzten zehn Jahren regelmäßig verwendet wurde und jedes Mal gewaschen wird, indem er in kaltes Wasser getaucht und unmittelbar nach dem Servieren geschrubbt wird

Sandwichboden: Ich habe diese Art von Pfanne nie absichtlich thermisch geschockt, was normalerweise für diese Art des Kochens nicht verwendet wird. Wird für niedrige, gleichmäßige Hitze verwendet

Es würde mich wundern, wenn ein Haushaltsherd 400 ° C erreichen könnte, geschweige denn 500 ° C. Die meisten Öfen können nicht über 260 ° C (500 ° F) gehen und das ist in einer geschlossenen Box

Stähle werden im Allgemeinen über 500 ° C (930 ° F), typischerweise über 700 ° C (1300 ° F) gehärtet . Dies macht sie auch spröde. Der Härtungsprozess endet damit, dass das heiße Metall schnell mit Luft, Öl oder Wasser abgekühlt wird. Für hochstabilen Stahl können die Teile auf unter -75 ° C (-100 ° F) abgekühlt werden

Sie sind von 230 ° C (445 ° F), typischerweise 270 ° C (520 ° F) getempert . Das Tempern macht Metall zäh, aber nicht spröde. Der Temperiervorgang endet mit einer allmählichen Abkühlung auf Raumtemperatur

Der Bereich von 400 ° C bis 510 ° C wird für längere Zeit vermieden, da dies zu Versprödung führen kann

Behandelte eine billige weiße keramikbeschichtete Pfanne wie diese (ohne zu wissen, ob diese Behandlung erforderlich ist und um dies herauszufinden), kühlte sie regelmäßig unter fließendem Wasser (zuerst auf den Boden aufgetragen), damit ich sie direkt nach dem Entleeren reinigen und lagern konnte. Nach 10-20 solcher Behandlungen haftete alles, was an Edelstahl klebte, an der Keramik, so dass die Antihafteigenschaften sehr schnell kaputt gingen. Keine sichtbaren Absplitterungen, aber die Beschichtung kann leicht von Kurkuma, Karamell usw. befleckt werden, so dass Sie sie kaum wieder weiß bekommen.

Ja, thermoschockbeschädigte Antihaft-Keramikbeschichtung. Wenn der Boden ein Sandwich ist, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass nicht nur Antihaftmittel verloren gehen, sondern auch Mikrorisse auftreten.

Im Falle einer normalen Ptfe-Beschichtung auf Wasserbasis wird dies nicht beobachtet.