По време на процеса на калциниране, микроскопичният механизъм, чрез който „прегарянето“ води до намаляване на истинската плътност, е свързан предимно с окисление или топене на границите на зърната, анормален растеж на зърната и структурни повреди, както е анализирано подробно по-долу:
- Окисление или топене на границите на зърната: Загуба на междузърнеста свързваща сила
Образуване на нискотопими евтектични фази: Когато температурата на калциниране надвиши точката на топене на нискотопими евтектични вещества в материала, евтектичната структура по границите на зърната се топи предимно, образувайки течна фаза. Например, в алуминиевите сплави могат да се образуват претопени сфери или триъгълни претопени зони, докато във въглеродните стомани може да възникне окисление по границите на зърната или локализирано топене.
Проникване на окислителни газове: При високи температури окислителните газове (като кислород) дифундират към границите на зърната и реагират с елементите в материала, генерирайки оксиди. Тези оксиди допълнително отслабват силата на междузърнестата връзка, което води до разделяне на зърната.
Структурни повреди: След топене или окисляване на границите на зърната, силата на междузърнестото свързване значително намалява, което води до образуването на микропукнатини или пори в материала. Това намалява ефективната маса на единица обем, което води до намаляване на истинската плътност. - Анормален растеж на зърната: Увеличаване на вътрешните дефекти
Уедряване на зърната поради прегряване: Прегарянето често е съпроводено с прегряване, при което прекомерно високите температури на нагряване или продължителното време на задържане причиняват бърз растеж на аустенитни зърна. Например, въглеродните стомани могат да развият Видманщетонови структури след прегаряне, докато инструменталните стомани могат да образуват ледебурит, подобен на рибена кост.
Увеличаване на вътрешните дефекти: Едрите зърна могат да съдържат повече дефекти, като дислокации и ваканции, които намаляват плътността на материала. Освен това, по време на растежа на зърната могат да се образуват газови пори или микропукнатини, което допълнително намалява масата на единица обем.
Намаляване на ефективната маса: Анормалният растеж на зърната води до рохкава вътрешна структура в материала, което намалява ефективната маса на единица обем и по този начин води до намаляване на истинската плътност. - Микроструктурни повреди: Влошаване на свойствата на материала
Претопени сфери и триъгълни претопени зони: В алуминиевите сплави и други материали, прекомерното изгаряне може да доведе до образуването на претопени сфери или триъгълни претопени зони по границите на зърната. Наличието на тези области нарушава непрекъснатостта на материала и увеличава порьозността.
Разширяване на границите на зърната и микропукнатини: След прекомерно изгаряне, границите на зърната могат да се разширят поради окисляване или топене, придружено от образуването на микропукнатини. Тези микропукнатини могат да проникнат през материала, което води до намаляване на истинската плътност.
Необратимост на свойствата: Микроструктурните повреди, причинени от прекомерно изгаряне, обикновено са необратими и дори последващата термична обработка може да не възстанови напълно първоначалната плътност на материала.
Примери и проверка
Прегаряне на алуминиеви сплави: Когато температурата на нагряване на алуминиевите сплави надвиши тяхната нискотопяща се евтектична температура, границите на зърната се загрубяват или дори се стопяват, образувайки претопени сфери или триъгълни претопени зони. Наличието на тези области значително намалява истинската плътност на материала, като същевременно причинява рязък спад в механичните свойства.
Прегаряне на въглеродни стомани: След прегаряне, въглеродните стомани могат да образуват включвания като железен оксид или манганов сулфид по границите на зърната, които отслабват силата на междузърнестата връзка и водят до разделяне на зърната. Освен това, прегарянето може да предизвика образуването на Видманщетенови структури, което допълнително намалява плътността на материала.
Време на публикуване: 27 април 2026 г.