电熔锆刚玉砖的特点是结晶的温度范围窄和导热性小,因此,它的硬化过程实际上是连续的。
大型电熔砖的熔体在这种连续硬化的条件下,由于沿其断面的温度场的不均匀,会产生内、外裂纹。在熔体硬化期间,裂纹先从电熔砖内部产生,最后才出现在外表面。
根据研究,这种裂纹的形成机理可用下列方式简略地表示出来。在熔体冷却的第一阶段,电熔砖的外表面形成有弹性的外壳(。在冷却的第二阶段整个熔体硬化,而在电熔砖的断面上产生温度差。这时它里面还没有应力,因为在前一段时间内,电熔砖的中心还处于塑性状态,它能缓冲外壳收缩形成的压应力。一在进一步冷却时,电熔砖已完全硬化。
由于保温箱的保温抑制作用,电熔砖的中心温度要比表面温度下降得快,电熔砖的温度梯度开始减小，如果电熔砖完全硬化之后,中心有温差
但实际上不会出现这种情况,因为电熔砖的整个尺寸早已由于表面硬化而固定。因为电熔砖中心温度的变化超过它在表面的变化。所以中心部分在保持长度时就要经受拉应力。当这个拉应力超过材料木身在该温度下的最大抗拉强度时,制品内部就产生裂纹,并根据温度差的大小,裂纹或保持在内部,或延伸到表面上,而成为可见的裂纹。这种裂纹通常称为热裂纹。
另外,电熔锆刚玉砖的熔体在冷却析晶过程中,还会因晶型转化而产生较大的体积变化,特别是高温型的立方晶系在1008℃以下转化为单斜晶系的斜锆石时,会伴随着较大的体积膨胀。
所以,我们在电熔砖的断面上除了看到有热裂纹之外,有时还可以看到一些网状裂纹,后者多半是在斜锆石发生晶型转化时产生的应力所造成的。
因此,我们在选择退火工艺和制定退火制度时,都必须考虑上述两个因素,以避免电熔砖在冷却析晶过程中,产生过大的应力,而导致裂纹。
