Durante o proceso de calcinación, o mecanismo microscópico polo cal a "sobrecombustión" leva a unha diminución da densidade real está relacionado principalmente coa oxidación ou fusión do límite de gran, o crecemento anormal do gran e os danos estruturais, como se analiza en detalle a continuación:
- Oxidación ou fusión do límite de grans: perda da forza das ligazóns intergranulares
Formación de fases eutécticas de baixo punto de fusión: Cando a temperatura de calcinación supera o punto de fusión dos eutécticos de baixo punto de fusión no material, a estrutura eutéctica nos límites de gran fúndese preferentemente, formando unha fase líquida. Por exemplo, nas aliaxes de aluminio, poden formarse esferas refundidas ou zonas triangulares refundidas, mentres que nos aceiros ao carbono pode producirse oxidación do límite de gran ou fusión localizada.
Penetración de gases oxidantes: A altas temperaturas, os gases oxidantes (como o osíxeno) difúndense ata os límites de grans e reaccionan cos elementos do material, xerando óxidos. Estes óxidos debilitan aínda máis a forza de unión intergranular, o que leva á separación dos grans.
Dano estrutural: Tras a fusión ou oxidación do límite de gran, a forza de unión intergranular diminúe significativamente, o que resulta na formación de microfendas ou poros dentro do material. Isto reduce a masa efectiva por unidade de volume, o que leva a unha diminución da densidade real. - Crecemento anormal do gran: aumento dos defectos internos
Engrosamento do gran debido ao sobrequecemento: A sobrequecemento adoita ir acompañada dun sobrequecemento, no que temperaturas de quecemento excesivamente altas ou tempos de retención prolongados provocan un crecemento rápido dos grans de austenita. Por exemplo, os aceiros ao carbono poden desenvolver estruturas de Widmanstätten despois da sobrequecemento, mentres que os aceiros para ferramentas poden formar ledeburita semellante á espiña de peixe.
Aumento dos defectos internos: os grans grosos poden conter máis defectos como dislocacións e vacancias, o que reduce a densidade do material. Ademais, poden formarse poros de gas ou microfendas durante o crecemento do gran, o que reduce aínda máis a masa por unidade de volume.
Redución da masa efectiva: o crecemento anormal do gran leva a unha estrutura interna solta no material, o que reduce a masa efectiva por unidade de volume e, polo tanto, provoca unha diminución da densidade real. - Danos microestruturais: deterioración das propiedades do material
Esferas refundidas e zonas triangulares refundidas: nas aliaxes de aluminio e noutros materiais, a sobrecombustión pode levar á formación de esferas refundidas ou zonas triangulares refundidas nos límites de grans. A presenza destas rexións interrompe a continuidade do material e aumenta a porosidade.
Ensanchamento dos límites de gran e microfissuras: Despois da sobrecombustión, os límites de gran poden ensancharse debido á oxidación ou á fusión, acompañados da formación de microfissuras. Estas microfissuras poden penetrar a través do material, o que leva a unha diminución da densidade real.
Irreversibilidade das propiedades: o dano microestrutural causado pola sobrecombustión adoita ser irreversible e mesmo un tratamento térmico posterior pode non restaurar completamente a densidade orixinal do material.
Exemplos e verificación
Sobrecombustión das aliaxes de aluminio: Cando a temperatura de quecemento das aliaxes de aluminio supera a súa temperatura eutéctica de baixa fusión, os límites de gran fanse máis grosos ou incluso se funden, formando esferas refundidas ou zonas triangulares refundidas. A presenza destas rexións reduce significativamente a densidade real do material ao tempo que provoca unha forte diminución das propiedades mecánicas.
Sobrecalcinación de aceiros ao carbono: Despois da sobrecalcinación, os aceiros ao carbono poden formar inclusións como óxido de ferro ou sulfuro de manganeso nos límites de grans, o que debilita a forza de unión intergranular e leva á separación de grans. Ademais, a sobrecalcinación pode desencadear a formación de estruturas Widmanstätten, o que reduce aínda máis a densidade do material.
Data de publicación: 27 de abril de 2026