În timpul procesului de calcinare, mecanismul microscopic prin care „supraarderea” duce la o scădere a densității reale este legat în principal de oxidarea sau topirea limitelor granulelor, creșterea anormală a granulelor și deteriorarea structurală, așa cum este analizat în detaliu mai jos:
- Oxidarea sau topirea limitei granulare: Pierderea rezistenței legăturilor intergranulare
Formarea fazelor eutectice cu punct de topire scăzut: Când temperatura de calcinare depășește punctul de topire al eutecticelor cu punct de topire scăzut din material, structura eutectică la limitele granulelor se topește preferențial, formând o fază lichidă. De exemplu, în aliajele de aluminiu, se pot forma sfere retopite sau zone triunghiulare retopite, în timp ce în oțelurile carbon, poate apărea oxidarea limitelor granulelor sau topirea localizată.
Penetrarea gazelor oxidante: La temperaturi ridicate, gazele oxidante (cum ar fi oxigenul) difuzează la limitele granulare și reacționează cu elementele din material, generând oxizi. Acești oxizi slăbesc și mai mult rezistența legăturilor intergranulare, ducând la separarea granulelor.
Deteriorare structurală: După topirea sau oxidarea limitelor granulare, rezistența legăturilor intergranulare scade semnificativ, rezultând formarea de microfisuri sau pori în interiorul materialului. Acest lucru reduce masa efectivă pe unitatea de volum, ceea ce duce la o scădere a densității reale. - Creștere anormală a boabelor: Creșterea defectelor interne
Coasificarea granulelor din cauza supraîncălzirii: Supraarderea este adesea însoțită de supraîncălzire, unde temperaturile excesiv de ridicate de încălzire sau timpii de menținere prelungiți determină creșterea rapidă a granulelor de austenită. De exemplu, oțelurile carbon pot dezvolta structuri Widmanstätten după supraardere, în timp ce oțelurile pentru scule pot forma ledeburită de tip os de pește.
Creșterea defectelor interne: Granulele grosiere pot conține mai multe defecte, cum ar fi dislocații și locuri vacante, care reduc densitatea materialului. În plus, în timpul creșterii granulelor se pot forma pori de gaz sau microfisuri, reducând și mai mult masa pe unitatea de volum.
Reducerea masei efective: Creșterea anormală a granulelor duce la o structură internă slăbită a materialului, reducând masa efectivă pe unitatea de volum și, prin urmare, rezultând o scădere a densității reale. - Deteriorarea microstructurală: Deteriorarea proprietăților materialelor
Sfere retopite și zone triunghiulare retopite: În aliajele de aluminiu și alte materiale, supraarderea poate duce la formarea de sfere retopite sau zone triunghiulare retopite la limitele granulelor. Prezența acestor regiuni perturbă continuitatea materialului și crește porozitatea.
Lărgirea limitelor granulelor și microfisuri: După supraardere, limitele granulelor se pot lărgi din cauza oxidării sau topirii, însoțite de formarea de microfisuri. Aceste microfisuri pot pătrunde prin material, ducând la o scădere a densității reale.
Ireversibilitatea proprietăților: Deteriorarea microstructurală cauzată de supraardere este de obicei ireversibilă și chiar și tratamentul termic ulterior poate să nu restabilească complet densitatea originală a materialului.
Exemple și verificare
Supra-arderea aliajelor de aluminiu: Când temperatura de încălzire a aliajelor de aluminiu depășește temperatura lor eutectică de topire joasă, limitele granulelor se aspră sau chiar se topesc, formând sfere retopite sau zone triunghiulare retopite. Prezența acestor regiuni reduce semnificativ densitatea reală a materialului, provocând în același timp o scădere bruscă a proprietăților mecanice.
Supra-arderea oțelurilor carbon: După supra-ardere, oțelurile carbon pot forma incluziuni precum oxid de fier sau sulfură de mangan la limitele granulare, care slăbesc rezistența legăturilor intergranulare și duc la separarea granulelor. În plus, supra-arderea poate declanșa formarea structurilor Widmanstätten, reducând și mai mult densitatea materialului.
Data publicării: 27 aprilie 2026