Med procesom kalcinacije je mikroskopski mehanizem, s katerim "prekomerno sežiganje" vodi do zmanjšanja dejanske gostote, povezan predvsem z oksidacijo ali taljenjem meja zrn, nenormalno rastjo zrn in strukturnimi poškodbami, kot je podrobno analizirano spodaj:
- Oksidacija ali taljenje na mejah zrn: izguba medkristalne vezi
Nastanek evtektičnih faz z nizkim tališčem: Ko temperatura kalcinacije preseže tališče evtektikov z nizkim tališčem v materialu, se evtektična struktura na mejah zrn prednostno tali in tvori tekočo fazo. Na primer, v aluminijevih zlitinah lahko nastanejo ponovno staljene krogle ali trikotne ponovno staljene cone, medtem ko lahko v ogljikovih jeklih pride do oksidacije na mejah zrn ali lokaliziranega taljenja.
Prodiranje oksidativnih plinov: Pri visokih temperaturah oksidativni plini (kot je kisik) difundirajo do meja zrn in reagirajo z elementi v materialu, pri čemer nastajajo oksidi. Ti oksidi dodatno oslabijo medzrnato vez, kar vodi do ločevanja zrn.
Strukturna poškodba: Po taljenju ali oksidaciji na mejah zrn se medkristalna vezivna trdnost znatno zmanjša, kar povzroči nastanek mikrorazpok ali por v materialu. To zmanjša efektivno maso na enoto prostornine, kar vodi do zmanjšanja dejanske gostote. - Nenormalna rast zrn: Povečanje notranjih napak
Grobost zrn zaradi pregrevanja: Prekomerno segrevanje pogosto spremlja pregrevanje, kjer pretirano visoke temperature segrevanja ali dolgotrajni časi zadrževanja povzročijo hitro rast avstenitnih zrn. Na primer, ogljikova jekla lahko po prekomernem segrevanju razvijejo Widmanstättenove strukture, medtem ko lahko orodna jekla tvorijo ledeburit, podoben ribji kosti.
Povečanje notranjih napak: Groba zrna lahko vsebujejo več napak, kot so dislokacije in praznine, ki zmanjšujejo gostoto materiala. Poleg tega se lahko med rastjo zrn tvorijo plinske pore ali mikrorazpoke, kar dodatno zmanjša maso na enoto prostornine.
Zmanjšanje efektivne mase: Nenormalna rast zrn vodi do ohlapne notranje strukture v materialu, kar zniža efektivno maso na enoto prostornine in s tem povzroči zmanjšanje dejanske gostote. - Mikrostrukturne poškodbe: Poslabšanje lastnosti materiala
Ponovno staljene krogle in trikotne ponovno staljene cone: V aluminijevih zlitinah in drugih materialih lahko prekomerno sežiganje povzroči nastanek ponovno staljenih krogel ali trikotnih ponovno staljenih con na mejah zrn. Prisotnost teh območij moti kontinuiteto materiala in povečuje poroznost.
Širjenje meja zrn in mikrorazpoke: Po prekomernem zgorevanju se lahko meje zrn zaradi oksidacije ali taljenja razširijo, kar spremlja nastanek mikrorazpok. Te mikrorazpoke lahko prodrejo skozi material, kar povzroči zmanjšanje dejanske gostote.
Nepovratnost lastnosti: Mikrostrukturna poškodba, ki jo povzroči prekomerno sežiganje, je običajno nepovratna in tudi naknadna toplotna obdelava morda ne bo v celoti obnovila prvotne gostote materiala.
Primeri in preverjanje
Pregorevanje aluminijevih zlitin: Ko temperatura segrevanja aluminijevih zlitin preseže njihovo nizko tališče evtektike, se meje zrn zgostijo ali celo stalijo, pri čemer nastanejo ponovno staljene krogle ali trikotne ponovno staljene cone. Prisotnost teh območij znatno zmanjša dejansko gostoto materiala, hkrati pa povzroči močno zmanjšanje mehanskih lastnosti.
Pregorevanje ogljikovih jekel: Po pregorevanju lahko ogljikova jekla na mejah zrn tvorijo vključke, kot sta železov oksid ali manganov sulfid, kar oslabi medkristalno vezivno trdnost in povzroči ločevanje zrn. Poleg tega lahko pregorevanje sproži nastanek Widmanstättenovih struktur, kar dodatno zmanjša gostoto materiala.
Čas objave: 27. april 2026