Kalcinavimo proceso metu mikroskopinis mechanizmas, kuriuo „perdegimas“ lemia tikrojo tankio sumažėjimą, pirmiausia yra susijęs su grūdų ribų oksidacija arba lydymusi, nenormaliu grūdų augimu ir struktūriniais pažeidimais, kaip išsamiai analizuojama toliau:
- Grūdų ribos oksidacija arba lydymasis: tarpkristalinės jungties stiprumo praradimas
Žemos lydymosi temperatūros eutektinių fazių susidarymas: Kai kalcinavimo temperatūra viršija žemos lydymosi temperatūros eutektinių medžiagų lydymosi temperatūrą, eutektinė struktūra grūdelių ribose pirmiausia lydosi, sudarydama skystąją fazę. Pavyzdžiui, aliuminio lydiniuose gali susidaryti perlydytos sferos arba trikampės perlydytos zonos, o angliniuose plienuose gali vykti grūdelių ribų oksidacija arba lokalizuotas lydymasis.
Oksiduojančių dujų prasiskverbimas: aukštoje temperatūroje oksiduojančios dujos (pvz., deguonis) difunduoja iki grūdelių ribų ir reaguoja su medžiagos elementais, sudarydamos oksidus. Šie oksidai dar labiau silpnina tarpkristalinį sukibimo stiprumą, dėl to vyksta grūdelių atsiskyrimas.
Struktūrinis pažeidimas: po grūdelių ribos išsilydymo arba oksidacijos, tarpkristalinio ryšio stiprumas žymiai sumažėja, todėl medžiagoje susidaro mikroįtrūkimai arba poros. Dėl to sumažėja efektyvioji masė tūrio vienete, o tai lemia tikrojo tankio sumažėjimą. - Nenormalus grūdų augimas: vidinių defektų padidėjimas
Grūdelių stambėjimas dėl perkaitimo: Perdegimą dažnai lydi perkaitimas, kai pernelyg aukšta kaitinimo temperatūra arba ilgas laikymo laikas sukelia greitą austenito grūdelių augimą. Pavyzdžiui, angliniai plienai po perdegimo gali suformuoti Widmanstätten struktūras, o įrankiniai plienai gali sudaryti į žuvies kaulą panašų ledeburitą.
Padidėjęs vidinių defektų skaičius: stambūs grūdai gali turėti daugiau defektų, tokių kaip dislokacijos ir vakansijos, dėl kurių sumažėja medžiagos tankis. Be to, grūdų augimo metu gali susidaryti dujų poros arba mikroįtrūkimai, kurie dar labiau sumažina masę tūrio vienete.
Efektyviosios masės sumažėjimas: Nenormalus grūdelių augimas lemia medžiagos vidinės struktūros išsiplėtimą, sumažinant efektyviąją masę tūrio vienete ir dėl to sumažėja tikrasis tankis. - Mikrostruktūriniai pažeidimai: medžiagos savybių pablogėjimas
Perlydytos sferos ir trikampės perlydytos zonos: aliuminio lydiniuose ir kitose medžiagose perdegus grūdelių ribose gali susidaryti perlydytos sferos arba trikampės perlydytos zonos. Šių sričių buvimas sutrikdo medžiagos vientisumą ir padidina poringumą.
Grūdelių ribų išplitimas ir mikroįtrūkimai: Po perdegimo grūdelių ribos gali išsiplėsti dėl oksidacijos arba lydymosi, kartu susidarant mikroįtrūkimams. Šie mikroįtrūkimai gali prasiskverbti kiaurai medžiagą, todėl sumažėja tikrasis tankis.
Savybių negrįžtamumas: perdegimo sukelti mikrostruktūriniai pažeidimai paprastai yra negrįžtami, ir net vėlesnis terminis apdorojimas gali nevisiškai atkurti pradinį medžiagos tankį.
Pavyzdžiai ir patvirtinimas
Aliuminio lydinių perkaitimas: Kai aliuminio lydinių kaitinimo temperatūra viršija jų žemą eutektinę lydymosi temperatūrą, grūdelių ribos sutirštėja arba net išsilydo, sudarydamos iš naujo išsilydytas sferas arba trikampes iš naujo išsilydytas zonas. Šių sričių buvimas žymiai sumažina tikrąjį medžiagos tankį ir kartu smarkiai pablogina mechanines savybes.
Anglinių plienų perdegimas: Po perdegimo angliniuose plienuose grūdelių ribose gali susidaryti intarpai, tokie kaip geležies oksidas arba mangano sulfidas, kurie silpnina tarpkristalinį ryšį ir sukelia grūdelių atsiskyrimą. Be to, perdegimas gali sukelti Widmanstätten struktūrų susidarymą, dar labiau sumažindamas medžiagos tankį.
Įrašo laikas: 2026 m. balandžio 27 d.