Током процеса калцинације, микроскопски механизам којим „прекомерно сагоревање“ доводи до смањења стварне густине првенствено је повезан са оксидацијом или топљењем граница зрна, абнормалним растом зрна и структурним оштећењима, као што је детаљно анализирано у наставку:
- Оксидација или топљење граница зрна: Губитак чврстоће међузрнасте везе
Формирање еутектичких фаза са ниском тачком топљења: Када температура калцинације пређе тачку топљења еутектичких једињења са ниском тачком топљења у материјалу, еутектичка структура на границама зрна се преференцијално топи, формирајући течну фазу. На пример, код легура алуминијума могу се формирати претопљене сфере или троугласте претопљене зоне, док код угљеничних челика може доћи до оксидације граница зрна или локализованог топљења.
Продирање оксидационих гасова: На високим температурама, оксидациони гасови (као што је кисеоник) дифундују до граница зрна и реагују са елементима у материјалу, стварајући оксиде. Ови оксиди додатно слабе међукристалну чврстоћу везивања, што доводи до раздвајања зрна.
Структурна оштећења: Након топљења или оксидације граница зрна, међукристална чврстоћа везивања значајно се смањује, што доводи до стварања микропукотина или пора унутар материјала. Ово смањује ефективну масу по јединици запремине, што доводи до смањења стварне густине. - Абнормални раст зрна: Повећање унутрашњих дефеката
Грубљење зрна услед прегревања: Прекомерно сагоревање је често праћено прегревањем, где претерано високе температуре загревања или продужено време задржавања узрокују брзи раст аустенитних зрна. На пример, угљенични челици могу развити Видманштенове структуре након прекомерног сагоревања, док алатни челици могу формирати ледебурит сличан рибљој кости.
Повећање унутрашњих дефеката: Крупна зрна могу садржати више дефеката као што су дислокације и празнине, што смањује густину материјала. Поред тога, током раста зрна могу се формирати гасне поре или микропукотине, што додатно смањује масу по јединици запремине.
Смањење ефективне масе: Ненормалан раст зрна доводи до лабаве унутрашње структуре у материјалу, смањујући ефективну масу по јединици запремине и тиме доводећи до смањења праве густине. - Микроструктурна оштећења: Погоршање својстава материјала
Поново растопљене сфере и троугласте зоне претопљеног облика: Код легура алуминијума и других материјала, прекомерно сагоревање може довести до формирања поново растопљених сфера или троугластих зона претопљеног облика на границама зрна. Присуство ових региона нарушава континуитет материјала и повећава порозност.
Проширење граница зрна и микропукотине: Након прекомерног сагоревања, границе зрна могу се проширити услед оксидације или топљења, праћено стварањем микропукотина. Ове микропукотине могу продрети кроз материјал, што доводи до смањења стварне густине.
Неповратност својстава: Микроструктурна оштећења узрокована прекомерним сагоревањем су обично неповратна и чак ни накнадна термичка обрада можда неће у потпуности вратити првобитну густину материјала.
Примери и верификација
Прекомерно сагоревање легура алуминијума: Када температура загревања легура алуминијума пређе њихову ниску еутектичку температуру топљења, границе зрна се грубљају или чак топе, формирајући поново растопљене сфере или троугласте поново растопљене зоне. Присуство ових региона значајно смањује праву густину материјала, а истовремено узрокује нагли пад механичких својстава.
Прекомерно сагоревање угљеничних челика: Након прекомерног сагоревања, угљенични челици могу формирати инклузије као што су оксид гвожђа или манганов сулфид на границама зрна, што слаби међукристалну чврстоћу везивања и доводи до раздвајања зрна. Поред тога, прекомерно сагоревање може изазвати стварање Видманштенових структура, што додатно смањује густину материјала.
Време објаве: 27. април 2026.