Durant el procés de calcinació, el mecanisme microscòpic pel qual la "sobrecombustió" condueix a una disminució de la densitat real està relacionat principalment amb l'oxidació o fusió del límit del gra, el creixement anormal del gra i el dany estructural, tal com s'analitza detalladament a continuació:
- Oxidació o fusió del límit del gra: Pèrdua de la força d'enllaç intergranular
Formació de fases eutèctiques de baix punt de fusió: Quan la temperatura de calcinació supera el punt de fusió dels eutèctics de baix punt de fusió del material, l'estructura eutèctica als límits de gra es fon preferentment, formant una fase líquida. Per exemple, en els aliatges d'alumini, es poden formar esferes refoses o zones triangulars refoses, mentre que en els acers al carboni, es pot produir oxidació del límit de gra o fusió localitzada.
Penetració de gasos oxidants: A altes temperatures, els gasos oxidants (com l'oxigen) es difonen fins als límits de gra i reaccionen amb els elements del material, generant òxids. Aquests òxids debiliten encara més la força d'enllaç intergranular, provocant la separació del gra.
Dany estructural: Després de la fusió o oxidació del límit del gra, la força d'enllaç intergranular disminueix significativament, donant lloc a la formació de microesquerdes o porus dins del material. Això redueix la massa efectiva per unitat de volum, provocant una disminució de la densitat real. - Creixement anormal del gra: augment dels defectes interns
Engrossiment del gra a causa del sobreescalfament: La sobrecocció sovint va acompanyada d'un sobreescalfament, on les temperatures d'escalfament excessivament altes o els temps de manteniment prolongats provoquen un creixement ràpid dels grans d'austenita. Per exemple, els acers al carboni poden desenvolupar estructures Widmanstätten després de la sobrecocció, mentre que els acers per a eines poden formar ledeburita semblant a l'espina de peix.
Augment dels defectes interns: Els grans gruixuts poden contenir més defectes com ara dislocacions i vacants, cosa que redueix la densitat del material. A més, durant el creixement del gra es poden formar porus de gas o microesquerdes, cosa que redueix encara més la massa per unitat de volum.
Reducció de la massa efectiva: El creixement anormal del gra provoca una estructura interna fluixa en el material, reduint la massa efectiva per unitat de volum i, per tant, provocant una disminució de la densitat real. - Dany microestructural: Deteriorament de les propietats del material
Esferes refoses i zones triangulars refoses: En aliatges d'alumini i altres materials, la sobrecocció pot conduir a la formació d'esferes refoses o zones triangulars refoses als límits de gra. La presència d'aquestes regions interromp la continuïtat del material i augmenta la porositat.
Eixamplament dels límits de gra i microesquerdes: Després d'una sobrecombustió, els límits de gra es poden eixamplar a causa de l'oxidació o la fusió, acompanyats de la formació de microesquerdes. Aquestes microesquerdes poden penetrar a través del material, provocant una disminució de la densitat real.
Irreversibilitat de les propietats: El dany microestructural causat per la sobrecombustió sol ser irreversible, i fins i tot un tractament tèrmic posterior pot no restaurar completament la densitat original del material.
Exemples i verificació
Sobrecombustió dels aliatges d'alumini: Quan la temperatura d'escalfament dels aliatges d'alumini supera la seva temperatura eutèctica de baixa fusió, els límits del gra s'engruixen o fins i tot es fonen, formant esferes refoses o zones triangulars refoses. La presència d'aquestes regions redueix significativament la densitat real del material alhora que provoca una forta disminució de les propietats mecàniques.
Sobrecocció d'acers al carboni: Després de la sobrecocció, els acers al carboni poden formar inclusions com ara òxid de ferro o sulfur de manganès als límits de gra, cosa que debilita la força d'enllaç intergranular i condueix a la separació del gra. A més, la sobrecocció pot desencadenar la formació d'estructures Widmanstätten, reduint encara més la densitat del material.
Data de publicació: 27 d'abril de 2026