Comment le choc thermique affecte-t-il les casseroles en différents matériaux?

Dans une autre question , j'ai eu un petit commentaire-discussion avec TFD sur l'effet du refroidissement par choc sur les casseroles. En un mot, j'ai dit que c'était mauvais pour la casserole, et il a dit que surtout si la casserole était en acier, elle aurait dû être à 500 ° C pour que les chocs aient des conséquences, pas à la température de cuisson des bonbons. Je pense que si cela arrive souvent, même à basse température, la structure interne de la casserole serait moins homogène (à cause des microfissures, ou peut-être d'une certaine différence dans la structure cristalline du métal), conduisant à des points chauds.

J'aimerais élargir un peu la question. Je pense que nous serons tous d'accord pour dire que les chocs de température importants ont de mauvaises conséquences sur les métaux (pensez au forgeage). Je pense que des chocs plus petits auront certaines (mais des conséquences moins importantes), mais après les commentaires de TFD, je ne suis pas sûr. Pourrait plaire à quelqu'un ayant une meilleure connaissance des métaux d'expliquer ce qui se passe dans les différentes combinaisons des combinaisons suivantes:

1. Méthode de refroidissement
   1. Immersion de la casserole entière dans de l'eau froide (comme dans, j'ai du sirop de sucre chaud dedans et je veux arrêter le chauffage immédiatement).
   2. Verser une petite quantité de liquide froid dans la poêle chaude vide (comme pour le déglaçage).
2. Matériel de casserole
   1. Acier inoxydable
   2. Aluminium
   3. Fond sandwich
   4. Enduit (par exemple émail, PTFE, céramique)
   5. Cuivre
   6. Le fer
3. Différence de température (notre eau froide est dans tous les cas entre 5 ° C (réfrigérateur) - 15 ° C (robinet))
   1. Température de steak / bonbons (choisissons une plage de 160 ° C à 200 ° C à cause de la caramélisation et de Leidenfrost)
   2. Température du poêle la plus chaude (parce que je veux connaître le cas extrême. 400 ° C ou 500 ° devraient le faire, le premier parce que c'est ce que je suis sûr d'avoir sur mon poêle, le second parce que TFD l'a mentionné).

Supposons non pas un seul choc, mais des chocs réguliers (peut-être deux chocs par semaine pendant la durée de vie de la casserole). Quels en seront les effets? Et aussi, y a-t-il une combinaison qui peut (mais n'entraînera pas toujours) casser une casserole en fonte immédiatement?

Enduit (par exemple émail, PTFE, céramique)

Je ne peux pas répondre en général, mais c'est facile. Un choc thermique soudain provoque une déformation dans un matériau par dilatation inégale, soit dans le même matériau par des gradients thermiques élevés, soit dans des interfaces entre des matériaux avec des coefficients de dilatation thermique différents. La contrainte dans ce cas (deux matériaux différents) peut être très élevée. Si le matériau en question n'est pas élastique (par exemple, émail + céramique; je penserais que le PTFE est différent, mais je ne suis pas sûr), alors les liaisons entre le revêtement et le métal seraient sévèrement tendues et il se fissurerait et s'écaillerait probablement.

Je peux vous dire par expérience personnelle que j'ai effectivement utilisé cela à mon avantage:

Au printemps, je produis une petite quantité de sirop d'érable en faisant bouillir la sève dans une casserole en acier inoxydable non revêtue. En de rares occasions, accompagné de la libération de nombreux explosifs, j'ai laissé le sirop bouillir trop loin, à quel point il brûle et semble recouvrir le fond de la casserole d'une couche mince mais dure et très résistante de noir de carbone. L'astuce pour enlever ces trucs est de démarrer une sorte de fissure de stress, par exemple en frottant avec de la laine d'acier ou un tampon de cuivre, puis ce que je fais, c'est que je mets la casserole sur le poêle pendant un certain temps pour la laisser chauffer. (mais pas chauffé au rouge), puis amenez-le dans l'évier et vaporisez de l'eau froide sur le fond de la casserole intérieure où le noir de carbone s'est collé. Au bout de quelques fois, le noir de carbone commencera à s'écailler puis il sera plus facile à éliminer par une combinaison d'abrasion et de choc thermique. (Les deux casseroles je ' ai fait cela a été très bien; les deux sont en acier inoxydable avec un fond épais (> 8 mm), et je les ai soumis à au moins 30 ou 40 cycles thermiques de ce type.)

modifier re: sujet général:

Wikipedia dit ceci :

La robustesse d'un matériau au choc thermique est caractérisée par le paramètre choc thermique:

où

• k est la conductivité thermique,
• σT est la tension maximale à laquelle le matériau peut résister,
• α est le coefficient de dilatation thermique
• E est le module de Young, et
• ν est le coefficient de Poisson.

Une conductivité thermique plus élevée signifie qu'il est plus difficile d'obtenir un grand gradient thermique à travers le matériau (moins sujet aux chocs); une dilatation thermique plus élevée signifie plus de contrainte (plus sujette aux chocs), et un module d'Young plus élevé signifie plus de contrainte pour une contrainte donnée (plus sujette aux chocs).

Donc, théoriquement, vous pourriez comparer les différents matériaux. (exercice pour le lecteur;) Le cuivre serait probablement plus résistant que les autres métaux, en raison de sa conductivité thermique et de sa ductilité plus élevées.

Conductivité thermique k : cuivre = 401, alliages d'aluminium = 120-180, acier inoxydable = 12-45 (unités = W / m * K)

σT: aucune idée:

Coefficient de dilatation thermique α : cuivre = 17, aluminium = 23, fer = 11,1, acier inoxydable = 17,3 (unités = 10−6 / ° C)

Module de Young E : cuivre = 117, aluminium = 69, fer / acier = environ 200 (unités = GPa)

Le coefficient de Poisson ν : cuivre / acier inoxydable / aluminium sont tous autour de 0,3-0,33, fonte = 0,21-0,26

L'acier inoxydable est donc pire que l'aluminium ou le cuivre (conductivité thermique beaucoup plus faible, module d'Young plus élevé).

Je n'ai jamais effectué de tests scientifiques sur des casseroles, mais à partir de nombreuses années d'expérience, j'ai observé cela en utilisant une cuisinière électrique domestique, un four et des plaques de cuisson au gaz

Fonte: une casserole de bonne qualité semble indestructible, la mauvaise qualité avec des défauts se fissurera au hasard, mais plus souvent lorsqu'elle est soudainement chauffée ou refroidie. Lorsque vous achetez une nouvelle casserole en fonte, donnez-lui quelques chocs thermiques extrêmes sur votre poêle domestique avant de vous embêter à l'assaisonner. S'il se fissure, renvoyez-le sous garantie. J'ai une casserole plus ancienne que moi qui a subi des chocs thermiques à plusieurs reprises, y compris jetée dans des feux très chauds, et ne montre aucun signe ni dommage. En fait, sa surface assaisonnée est meilleure que certaines casseroles en PTFE

Aluminium revêtu: (PTFE) L'aluminium s'affaiblit rapidement et se déforme avec un choc thermique. Le simple fait d'utiliser une chaleur trop élevée provoquera une déformation et le revêtement se détériorera également rapidement. Après un certain temps, vous pouvez utiliser la pression de la main pour «remodeler» le fond :-)

Acier inoxydable: La bonne qualité semble indestructible, ce pas peut se déformer très légèrement mais a tendance à se réinstaller avec une utilisation régulière. Les casseroles utilisées pour le dégivrage semblent devenir plus lisses (moins collantes) avec le temps (c'est bien). J'ai un wok en acier inoxydable de 55 cm qui a été utilisé régulièrement au cours des dix dernières années et qui est lavé à chaque fois en le jetant dans de l'eau froide et en le frottant immédiatement après avoir servi.

Fond sandwich: je n'ai jamais intentionnellement choqué thermiquement ce type de casserole, normalement pas utilisé pour ce type de cuisson. Utilisé pour une chaleur uniforme basse

Je serais surpris si un poêle domestique pouvait atteindre 400 ° C et encore moins 500 ° C. La plupart des fours ne peuvent pas dépasser 260 ° C (500 ° F) et c'est dans une boîte fermée

Les aciers sont généralement durcis au-dessus de 500 ° C (930 ° F), généralement au-dessus de 700 ° C (1300 ° F). Cela les rend également cassants. Le processus de durcissement se termine avec le métal chaud refroidi rapidement avec de l'air, de l'huile ou de l'eau. Pour l'acier à haute stabilité, les pièces peuvent être refroidies en dessous de -75 ° C (-100 ° F)

Ils sont eux tempérés de 230 ° C (445 ° F), typiquement 270 ° C (520 ° F). La trempe rend le métal dur mais pas cassant. Le processus de revenu se termine par un refroidissement progressif jusqu'à la température ambiante

La plage de 400 ° C (750 ° F) - 510 ° C (950 ° F) est évitée pour n'importe quelle durée car cela peut provoquer une fragilisation

J'ai traité une casserole recouverte de céramique blanche bon marché comme celle-ci (sans savoir si cela prendrait ce traitement et je voulais le savoir), je l'ai régulièrement refroidie sous l'eau courante (d'abord appliquée sur la base) afin que je puisse la nettoyer et la stocker juste après la vidange. Après 10-20 de ces traitements, tout ce qui adhérerait à l'acier inoxydable adhérerait à la céramique, de sorte que les propriétés antiadhésives disparaissaient très rapidement. Pas d'écaillage visible, mais le revêtement se tache facilement du curcuma, du caramel, etc. de manière à ce que vous puissiez à peine le blanchir à nouveau.

Oui revêtement céramique antiadhésif endommagé par choc thermique. si le fond est en sandwich, il y a plus de chances non seulement de perdre l'antiadhésif, mais aussi de se fissurer.

Dans le cas d'un revêtement PTFE à base d'eau normal, vous ne l'observerez pas.