Glüh- und Anlassfarben

Glüh- und Anlassfarben werden üblicherweise zusammen als bunte Bilder gezeigt. Jedoch sind ihre Entstehung und Ursache unterschiedlich. Glühfarben werden durch Wärme erzeugt. Dagegen werden Anlassfarben durch Interferenz des Lichtes verursacht. Die farbige Paletten der möglichen Glüh- und Anlassfarben sind im Internet bzw. in der einschlägigen Literatur schnell zu finden.

Glühfarben können wir – dem Begriff entsprechend - beim Glühen also bei hohen Temperaturen beobachten. Diese Farben entstehen nur, wenn die Wärme wirkt, nach dem Abkühlen verschwinden sie. Physikalisch gesehen stellen die Glühfarben thermische Strahlung dar. Das Strahlungsverhalten heißer Metalle entspricht annähernd dem eines schwarzen Körpers. Im Idealfall hängt das Spektrum dieser Strahlung ausschließlich von der Temperatur des Körpers ab. Welche Intensität diese Strahlung besitzt und wie deren Wellenlänge verteilt ist, beschreibt das Planck’sche Strahlungsgesetz. Nach diesem Gesetz verschiebt sich die von einem erhitzten Körper emittierte Strahlung mit steigender Temperatur immer mehr in den kurzwelligen Bereich.
Bei Temperaturen von der Raumtemperatur bis zu ca. 400°C liegt das Maximum der Wellenlänge noch im infraroten Bereich; dies bedeutet, dass die Strahlung für das menschliche Auge unsichtbar ist. Steigt die Temperatur jedoch auf Temperaturen von über 500°C an, verschiebt sich das Maximum der Wellenlänge in den sichtbaren Bereich – mit der Folge, dass die Strahlung als Licht wahrgenommen wird. Erst oberhalb 2400°C ändert sich die Farbe eines glühenden Körpers nicht mehr merklich. Die Veränderung der Farbe kann zu einer Abschätzung der Glühtemperatur benutzt werden. Jeder Temperatur ist eine entsprechende Farbe zugeordnet, was mithilfe von in Reihe angeordneten bunten Bildern anschaulich dargestellt wird.

                            
                            Abb. 1 Beispiele für Glüh- und Anlassfarben (Erläuterungen im Text)

Die bekanntesten Farben sind solche, die sich beim Glühen von Eisen und Stahl bilden. Glühen ist eine oft angewandte Wärmebehandlung. In Abb. 1a sehen wir eine glühende Stahlwelle, die induktiv erwärmt wurde. Anhand des Vergleichs mit der Farbskala kann ihre Temperatur auf etwa 800°C geschätzt werden. Eine solche Abschätzung wird gerne in der Praxis vorgenommen.

Anlassfarben sind mit den Glühfarben nicht identisch. Anlassfarben können zwar auch durch Wärmewirkung verursacht werden. Danach verschwinden sie jedoch nicht und können sogar zur Farbgebung genutzt werden. Anlassfarben und auch Anlauffarben sind oberflächliche, irisierende bunte Färbungen eines Stoffes, die durch Interferenz des Lichtes an dünnen Schichten entstehen. Diese Interferenz ist denen in Ölflecken auf Pfützen oder in Seifenblasen sehr ähnlich.

Auf Metallen entstehen die Anlass- bzw. Anlauffarben meist durch eine Oxidation der Oberfläche. Die Dicke der Oxidschicht wird durch die Tiefe bestimmt, in die die Sauerstoffatome diffundieren können. Diese Tiefe ist wiederum stark von der Temperatur abhängig. Dadurch ist es möglich, die Temperatur zu bestimmen, der ein Metall ausgesetzt war. Mit zunehmender Schichtdicke läuft die Farbskala wiederholend von gelb über rot nach blau durch. Auch die optischen Eigenschaften des Metalls und der Schicht spielen dabei eine Rolle.
Von Anlassfarben sprechen wir, wenn die Verfärbung beim Anlassen bei Temperaturen von 200°C bis ca. 350°C entsteht. Als Anlassen wird eine Wärmebehandlung bezeichnet, die oft an gehärteten Stählen durchgeführt wird. Dabei bildet sich unter Einwirkung des Luftsauerstoffs eine Oxidschicht, deren Dicke eine für die jeweilige Temperatur typische Farbe ergibt. Bei Stahl findet man beispielsweise bei Erhitzung auf 200°C blassgelbe, bei 300°C blaue und bei 350 °C graue (für eine Farbgebung zu dicke Schicht) Anlassfarben. Ähnlich wie beim Glühen werden auch diese Farben mithilfe von bunten Bildern dargestellt.
Auf dem gehärteten Sägeblatt in Abb. 1b können wir Anlassfarben erkennen. Eine starke Kraftwirkung und Reibung beim Einsatz der Säge führten zur Erhöhung der Temperatur und in der Folge zum (hier eigentlich ungewollten) Anlassen des Stahls. Die blauen Farben sehen wir im Bereich der stärksten Verformung, dort wirkte die größte Kraft und folglich herrschte auch die höchste Temperatur.
Bei Warmumformen von Stählen entstehen oft Anlauffarben. Abb. 1c zeigt eine umgeformte Welle mit schöner Verfärbung der Oberfläche. Durch gemeinsame Wirkung von Wärme und Oxidation sind die Farben entstanden und danach geblieben.
Zur Bildung von Anlauffarben kommt es immer beim Schweißen von korrosionsbeständigen Stählen (Abb. 1d). In diesem Fall deuten die Anlauffarben auf die Veränderung der Passivschicht und damit auch auf die Veränderung (i.d.R. Verschlechterung) der Korrosionsbeständigkeit. Deswegen wird oft empfohlen, die Anlauffarben zu entfernen, sprich die Dicke der Passivschicht auszugleichen. Gelegentlich kann die Bildung von Anlauffarben zur Färbung von rostfreien Stählen genutzt werden.
Anlass- bzw. Anlauffarben entstehen nicht nur auf Stählen. Auch auf Silber bildet sich an Luft (durch Schwefelwasserstoff) ein schwarzer Überzug aus Silbersulfid, der häufig bunt schillert. Bei Titan wird auf ähnliche Weise eine gewünschte Farbgebung durch gezieltes Erzeugen einer Oxidschicht mittels Anodisieren erreicht.