Kalcinēšanas procesa laikā mikroskopiskais mehānisms, ar kuru “pārdegšana” noved pie patiesā blīvuma samazināšanās, galvenokārt ir saistīts ar graudu robežas oksidēšanos vai kušanu, patoloģisku graudu augšanu un strukturāliem bojājumiem, kā detalizēti analizēts turpmāk:
- Graudu robežas oksidēšanās vai kušana: starpkristālu saites stiprības zudums
Zemas kušanas temperatūras eitektisko fāžu veidošanās: Kad kalcinēšanas temperatūra pārsniedz materiāla zemas kušanas temperatūras eitektisko fāžu kušanas temperatūru, eitektiskā struktūra pie graudu robežām galvenokārt kūst, veidojot šķidru fāzi. Piemēram, alumīnija sakausējumos var veidoties pārkausētas sfēras vai trīsstūrveida pārkausētas zonas, savukārt oglekļa tēraudā var notikt graudu robežas oksidēšanās vai lokalizēta kušana.
Oksidējošo gāzu iekļūšana: Augstās temperatūrās oksidējošās gāzes (piemēram, skābeklis) difundē līdz graudu robežvirsmām un reaģē ar materiāla elementiem, veidojot oksīdus. Šie oksīdi vēl vairāk vājina starpkristālu saites stiprību, izraisot graudu atdalīšanos.
Strukturālie bojājumi: Pēc graudu robežas kušanas vai oksidēšanās starpkristālu saites stiprība ievērojami samazinās, kā rezultātā materiālā veidojas mikroplaisas vai poras. Tas samazina efektīvo masu uz tilpuma vienību, kā rezultātā samazinās patiesais blīvums. - Patoloģiska graudu augšana: iekšējo defektu pieaugums
Graudu rupjība pārkaršanas dēļ: Pārkaršanu bieži pavada pārkaršana, kad pārmērīgi augsta karsēšanas temperatūra vai ilgs turēšanas laiks izraisa strauju austenīta graudu augšanu. Piemēram, oglekļa tēraudi pēc pārkaršanas var veidot Vidmanštetena struktūras, savukārt instrumentu tēraudi var veidot zivs kaulam līdzīgu ledeburītu.
Iekšējo defektu pieaugums: Rupjiem graudiem var būt vairāk defektu, piemēram, dislokāciju un vakanču, kas samazina materiāla blīvumu. Turklāt graudu augšanas laikā var veidoties gāzes poras vai mikroplaisas, vēl vairāk samazinot masu uz tilpuma vienību.
Efektīvās masas samazināšanās: Nenormāla graudu augšana noved pie materiāla iekšējās struktūras vaļīguma, samazinot efektīvo masu uz tilpuma vienību un tādējādi samazinot patieso blīvumu. - Mikrostrukturāli bojājumi: materiāla īpašību pasliktināšanās
Pārkausētas sfēras un trīsstūrveida pārkausētas zonas: Alumīnija sakausējumos un citos materiālos pārdedzināšana var izraisīt pārkausētu sfēru vai trīsstūrveida pārkausētu zonu veidošanos graudu robežās. Šo reģionu klātbūtne izjauc materiāla nepārtrauktību un palielina porainību.
Graudu robežas paplašināšanās un mikroplaisas: Pēc pārdedzināšanas graudu robežas var paplašināties oksidēšanās vai kušanas dēļ, kā rezultātā veidojas mikroplaisas. Šīs mikroplaisas var iekļūt cauri materiālam, izraisot patiesā blīvuma samazināšanos.
Īpašību neatgriezeniskums: Pārdedzināšanas radītie mikrostruktūras bojājumi parasti ir neatgriezeniski, un pat turpmāka termiskā apstrāde var pilnībā neatjaunot materiāla sākotnējo blīvumu.
Piemēri un pārbaude
Alumīnija sakausējumu pārdegšana: Kad alumīnija sakausējumu karsēšanas temperatūra pārsniedz to zemo kušanas eitektisko temperatūru, graudu robežas kļūst rupjas vai pat izkūst, veidojot pārkausētas sfēras vai trīsstūrveida pārkausētas zonas. Šo reģionu klātbūtne ievērojami samazina materiāla patieso blīvumu, vienlaikus izraisot strauju mehānisko īpašību samazināšanos.
Oglekļa tēraudu pārdedzināšana: Pēc pārdedzināšanas oglekļa tēraudi graudu robežās var veidot ieslēgumus, piemēram, dzelzs oksīdu vai mangāna sulfīdu, kas vājina starpkristālu saites stiprību un izraisa graudu atdalīšanos. Turklāt pārdedzināšana var izraisīt Vidmanštetena struktūru veidošanos, vēl vairāk samazinot materiāla blīvumu.
Publicēšanas laiks: 2026. gada 27. aprīlis