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À medida que um forno está acendendo e esfriando, as mudanças na temperatura causam mudanças profundas na argila. A argila passa desta substância macia e totalmente frágil para uma que é dura como uma rocha, impermeável à água, ao vento e ao tempo. A mudança é quase mística em sua metamorfose completa e poderia ser considerada assim se não fosse tão comum.
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Secagem Atmosférica
Quando a cerâmica é colocada no forno, quase sempre está totalmente seca. No entanto, ainda há água presa nos espaços entre as partículas de argila.
À medida que a argila é lentamente aquecida, essa água evapora da argila. Se a argila for aquecida muito rapidamente, a água se transformará em vapor bem dentro do corpo de argila, expandindo-se com um efeito explosivo na panela.
No momento em que o ponto de ebulição da água (212 F e 100 C ao nível do mar) é alcançado, toda a água atmosférica deve ter evaporado para fora do corpo de argila. Isso resultará na compactação da argila e em algum encolhimento mínimo.
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Queima de carbono e enxofre
Todos os corpos de argila contêm alguma medida de carbono, materiais orgânicos e enxofre. Estes queimam entre 572 F e 1470 F (300 C e 800 C). Se por algum motivo, como ventilação insuficiente dentro do forno, eles não conseguirem queimar o corpo de argila, ocorrerá o descaroçamento de carbono. Isso enfraquecerá consideravelmente o corpo de argila.
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A água quimicamente combinada é expelida
A argila pode ser caracterizada como sendo uma molécula de alumina e duas moléculas de sílica ligadas a duas moléculas de água. Mesmo depois que a água atmosférica se foi, a argila ainda contém cerca de 14% de água quimicamente ligada por peso. A panela será substancialmente mais leve, mas sem encolhimento físico.
A ligação dessa água quimicamente combinada se afrouxa quando aquecida. Sobrepondo o carbono e a queima do enxofre, a água quimicamente ligada escapa do corpo de argila entre 660 F e 1470 F (350 C e 800 C). Se a água aquecer muito rapidamente, novamente pode causar a produção explosiva de vapor dentro do corpo de argila. É devido a todas essas mudanças (e mais) que o cronograma de queima deve permitir um lento aumento de calor.
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Ocorre Inversão de Quartzo
Os ceramistas chamam de sílica, mas o óxido de sílica também é conhecido como quartzo. O quartzo tem uma estrutura cristalina que muda a temperaturas específicas. Essas mudanças são conhecidas como inversões. Uma dessas inversões ocorre em 1060 F (573 C).
A mudança na estrutura cristalina fará com que a cerâmica aumente de tamanho em 2% durante o aquecimento, e perderá esses 2% à medida que esfria. A louça é frágil durante esta inversão de quartzo e a temperatura do forno deve ser elevada (e depois resfriada) lentamente durante a mudança.
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Sinterização
Antes que os óxidos de vidro comecem a derreter, as partículas de argila já grudam umas nas outras. Começando por volta de 1650 F (900 C), as partículas de argila começam a se fundir. Este processo de cimentação é denominado sinterização. Após a sinterização da cerâmica, ela não é mais argila, mas tornou-se um material cerâmico.
A queima de bisque geralmente é feita por volta de 1730 F (945 C) após a peça ter sinterizado, mas ainda é porosa e ainda não vitrificada. Isso permite que os esmaltes úmidos e crus adiram à cerâmica sem que ela se desintegre.
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Vitrificação e maturidade
A maturação de um corpo de argila é um equilíbrio entre a vitrificação do corpo para trazer dureza e durabilidade, e tanta vitrificação que a louça começa a deformar, afundar ou até mesmo amassar na prateleira do forno.
A vitrificação é um processo gradual durante o qual os materiais que derretem o fazem mais facilmente. Eles se dissolvem e preenchem os espaços entre as partículas mais refratárias. Os materiais fundidos promovem uma fusão adicional, bem como compactam e fortalecem o corpo de argila.
É também nesta fase que se forma a mulite (silicato de alumínio). São longos cristais em forma de agulha que agem como aglutinantes, tricotando e fortalecendo ainda mais o corpo de argila.
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Temperaturas de maturação
A temperatura na qual uma argila é queimada faz uma diferença tremenda. Uma argila queimada em uma temperatura pode ser macia e porosa, enquanto a mesma argila queimada em uma temperatura mais alta pode ser dura e impermeável.
Também é imperativo observar que diferentes argilas amadurecem em diferentes temperaturas, dependendo de sua composição. Uma cerâmica vermelha contém uma grande quantidade de ferro que atua como um fundente. Um corpo de argila de cerâmica pode queimar até a maturidade a cerca de 1830 F (1000 C) e pode derreter a 2280 F (1250 C). Por outro lado, um corpo de porcelana feito de caulim puro pode não amadurecer até cerca de 2500 F (1390 C) e não derreter até acima de 3270 F (1800 C).
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Durante o resfriamento
Há outro evento pelo qual a argila passa enquanto esfria. Esse é o encolhimento repentino da cristobalita - uma forma cristalina de sílica - conforme ela esfria além de 420 F (220 C). A cristobalita é encontrada em todos os corpos de argila, portanto, deve-se ter cuidado para resfriar o forno lentamente à medida que ele passa por essa temperatura crítica. Caso contrário, os potes desenvolverão rachaduras.