保溫是指在燃燒過程中,達(dá)到較高燃燒溫度范圍后,保持一段時(shí)間,或在較低的溫度下保持一段時(shí)間,統(tǒng)稱為保溫時(shí)間,然后進(jìn)入冷卻階段。一般來說,在任何陶瓷磨削產(chǎn)品的燃燒過程中,或多或少都需要一段保溫時(shí)間,主要是為了盡可能平整窯內(nèi)外的溫差,使產(chǎn)品各部分的物理化學(xué)反應(yīng)均勻。使產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)趨于一致,從而獲得性能一致的產(chǎn)品。在生產(chǎn)實(shí)踐過程中,適當(dāng)降低燃燒溫度,延長保溫時(shí)間,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低燃燒損失率。
對于大型、不同形狀和窯內(nèi)裝載密度較大的燃燒過程尤為明顯。但如果保溫時(shí)間過長,晶粒熔化,不利于坯體中形成強(qiáng)骨架,從而降低機(jī)械性能。
燃燒過程(包括冷卻過程)中的升降速度是否合適,更直觀地取決于其對模具產(chǎn)品燃燒過程中體積熱膨脹和冷收縮的影響(無形變化、開裂等)。另一方面,加熱和冷卻速度對產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)的形成和產(chǎn)品的性能也有不可忽視的影響。異形模具坯體在快速加熱時(shí),由于液相和氣孔率的降低而形成的收縮小于緩慢加熱時(shí)形成的收縮。由于熔體在快速加熱過程中不會(huì)長時(shí)間飽和粘土和石英,由于其表面張力,該粘度熔體收縮產(chǎn)品體積的作用也較小。例如,當(dāng)坯體在24小時(shí)內(nèi)加熱到1300℃時(shí),收縮率為8.3%。如果在相同條件下緩慢加熱,收縮率為8.95%。這是因?yàn)楫?dāng)加熱緩慢時(shí),形成粘度高的液相,對產(chǎn)品收縮有很強(qiáng)的作用。
致密坯體的抗張強(qiáng)度比快速h-48h加熱至1300℃)時(shí),其抗張強(qiáng)度比快速升溫坯體(18h加熱至1300℃)增加約30%,而孔隙率降低??焖偌訜崤黧w的孔隙率為3.0%,慢速加熱坯體的孔隙率為1.5%。
冷卻速度對材料力學(xué)強(qiáng)度的影響更為復(fù)雜。當(dāng)快速燃燒的坯體緩慢冷卻時(shí),由于二次莫來石的生長,其抗張強(qiáng)度會(huì)在一定程度上降低;坯體緩慢冷卻后,抗張強(qiáng)度可增加20%。
在冷卻的初始階段,冷卻速度對坯體中的晶粒尺寸,特別是晶粒的應(yīng)力狀態(tài)有很大的影響。在冷卻過程中,當(dāng)玻璃相從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí),陶瓷磨具的坯體結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,產(chǎn)生較大的應(yīng)力。因此,應(yīng)采用高溫快速冷卻和低溫慢冷卻和低溫階段慢速冷卻的冷卻系統(tǒng)。初始冷卻溫度較高。此時(shí),如果冷卻速度較慢,則相當(dāng)于保溫階段的延長,影響晶粒的數(shù)量和尺寸,也容易使低價(jià)鐵二次氧化,使產(chǎn)品呈黃色。在高溫階段,快速冷卻也可以避免釉熔體沉淀晶體。對于熱膨脹系數(shù)較大的瓷坯或含有較多SiO2.Zro2等晶體的坯,由于晶體類型的變化伴隨著較大的體積變化,因此在變化溫度附近的冷卻速度不應(yīng)過快。對于厚而大的坯體,如果冷卻速度過快,體積變化的不均勻性也會(huì)導(dǎo)致晶體變形或開裂。