Kaltsineerimisprotsessi käigus on mikroskoopiline mehhanism, mille abil "ülepõlemine" viib tegeliku tiheduse vähenemiseni, peamiselt seotud terade piiri oksüdeerumise või sulamisega, ebanormaalse terade kasvu ja struktuuriliste kahjustustega, mida allpool üksikasjalikult analüüsitakse:
- Teradevahelise oksüdeerumine või sulamine: teradevahelise sideme tugevuse kadu
Madala sulamistemperatuuriga eutektiliste faaside moodustumine: Kui kaltsineerimistemperatuur ületab materjali madala sulamistemperatuuriga eutektiliste faaside sulamistemperatuuri, sulab eutektiline struktuur eelistatavalt terade piiridel, moodustades vedela faasi. Näiteks alumiiniumisulamites võivad moodustuda ümbersulatatud kerad või kolmnurksed ümbersulatatud tsoonid, samas kui süsinikterastes võib toimuda terade piiride oksüdeerumine või lokaalne sulamine.
Oksüdeerivate gaaside läbitungimine: Kõrgetel temperatuuridel difundeeruvad oksüdeerivad gaasid (näiteks hapnik) terade piiridele ja reageerivad materjali elementidega, tekitades oksiide. Need oksiidid nõrgendavad veelgi teradevahelist sideme tugevust, mis viib terade eraldumiseni.
Struktuurikahjustus: Pärast teradevahelise piiri sulamist või oksüdeerumist väheneb teradevahelise sideme tugevus märkimisväärselt, mille tulemuseks on mikropragude või pooride teke materjalis. See vähendab efektiivset massi mahuühiku kohta, mis omakorda vähendab tegelikku tihedust. - Ebanormaalne teravilja kasv: sisemiste defektide suurenemine
Terade jämenemine ülekuumenemise tõttu: Ülepõlemisega kaasneb sageli ülekuumenemine, kus liiga kõrged kuumutustemperatuurid või pikad hoidmisajad põhjustavad austeniiditerade kiiret kasvu. Näiteks võivad süsinikterased pärast ülepõletamist moodustada Widmanstätteni struktuure, samas kui tööriistaterased võivad moodustada kalaluu-taolist ledeburiiti.
Sisemiste defektide suurenemine: Jämedateralised materjalid võivad sisaldada rohkem defekte, näiteks dislokatsioone ja vakantse, mis vähendavad materjali tihedust. Lisaks võivad tera kasvu ajal tekkida gaasipoorid või mikropraod, mis vähendavad veelgi massi mahuühiku kohta.
Efektiivse massi vähenemine: ebanormaalne terade kasv viib materjali sisemise struktuuri lõtvumiseni, vähendades efektiivset massi mahuühiku kohta ja seega tegeliku tiheduse vähenemist. - Mikrostruktuuriline kahjustus: materjali omaduste halvenemine
Ümbersulatatud kerad ja kolmnurksed ümbersulatatud tsoonid: alumiiniumisulamites ja muudes materjalides võib ülepõlemine viia ümbersulatatud kerade või kolmnurksete ümbersulatatud tsoonide moodustumiseni terade piiridel. Nende piirkondade olemasolu häirib materjali järjepidevust ja suurendab poorsust.
Terade piiri laienemine ja mikropraod: Pärast ülepõlemist võivad terade piirid oksüdeerumise või sulamise tõttu laieneda, millega kaasneb mikropragude teke. Need mikropraod võivad tungida läbi materjali, mis viib tegeliku tiheduse vähenemiseni.
Omaduste pöördumatus: Ülepõlemisest tingitud mikrostruktuurilised kahjustused on tavaliselt pöördumatud ja isegi järgnev kuumtöötlus ei pruugi materjali algset tihedust täielikult taastada.
Näited ja kinnitus
Alumiiniumsulamite ülepõlemine: Kui alumiiniumisulamite kuumutamistemperatuur ületab nende madala sulamistemperatuuri ehk eutektilise temperatuuri, siis terade piirid jämenevad või isegi sulavad, moodustades taassulanud kerasid või kolmnurkseid taassulanud tsoone. Nende piirkondade olemasolu vähendab oluliselt materjali tegelikku tihedust, põhjustades samal ajal mehaaniliste omaduste järsku langust.
Süsinikteraste ülepõletamine: Pärast ülepõletamist võivad süsinikterased terade piiridele moodustada inklusioone, näiteks raudoksiidi või mangaansulfiidi, mis nõrgestavad teradevahelist sideme tugevust ja viivad terade eraldumiseni. Lisaks võib ülepõletamine vallandada Widmanstätteni struktuuride moodustumise, mis vähendab veelgi materjali tihedust.
Postituse aeg: 27. aprill 2026