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A medida que un horno se enciende y se enfría, los cambios de temperatura hacen algunos cambios profundos en la arcilla. La arcilla pasa de esta sustancia suave y totalmente frágil a una que es dura como una roca, impermeable al agua, al viento y al tiempo. El cambio es casi místico en su metamorfosis completa y podría considerarse así si no fuera tan común.
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Secado Atmosférico
Cuando se coloca cerámica en el horno, casi siempre está completamente seca. Sin embargo, todavía hay agua atrapada dentro de los espacios entre las partículas de arcilla.
A medida que la arcilla se calienta lentamente, esta agua se evapora de la arcilla. Si la arcilla se calienta demasiado rápido, el agua se convertirá en vapor dentro del cuerpo de arcilla, expandiéndose con un efecto explosivo en la olla.
Para cuando se alcanza el punto de ebullición del agua (212 F y 100 C al nivel del mar), toda el agua atmosférica debería haberse evaporado del cuerpo de arcilla. Esto dará como resultado la compactación de la arcilla y una contracción mínima.
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Quemadura de Carbono y Azufre
Todos los cuerpos de arcilla contienen alguna medida de carbono, materiales orgánicos y azufre. Estos se queman entre 572 F y 1470 F (300 C y 800 C). Si por alguna razón, como una mala ventilación dentro del horno, estos no pueden quemarse del cuerpo de arcilla, se producirá extracción de carbono. Esto debilitará considerablemente el cuerpo de arcilla.
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El agua químicamente combinada es expulsada
La arcilla puede caracterizarse como una molécula de alúmina y dos moléculas de sílice unidas con dos moléculas de agua. Incluso después de que el agua atmosférica se haya ido, la arcilla todavía contiene alrededor del 14 por ciento del agua unida químicamente en peso. La maceta será sustancialmente más ligera, pero sin contracción física.
Este enlace de agua químicamente combinado se afloja cuando se calienta. Traslapando el carbono y el azufre quemados, el agua químicamente unida escapa del cuerpo de arcilla entre 660 F y 1470 F (350 C y 800 C). Si el agua se calienta demasiado rápido, nuevamente puede causar la producción explosiva de vapor dentro del cuerpo de arcilla. Es debido a todos estos cambios (y más) que el horario de disparo debe permitir una acumulación lenta de calor.
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Se produce la inversión de cuarzo
Los alfareros lo llaman sílice, pero el óxido de sílice también se conoce como cuarzo. El cuarzo tiene una estructura cristalina que cambia a temperaturas específicas. Estos cambios se conocen como inversiones. Una de esas inversiones ocurre a 1060 F (573 C).
El cambio en la estructura cristalina hará que la cerámica aumente de tamaño en un 2 por ciento mientras se calienta, y perderá este 2 por ciento a medida que se enfríe. La vajilla es frágil durante esta inversión de cuarzo y la temperatura del horno debe elevarse (y luego enfriarse) lentamente a través del cambio.
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Sinterización
Antes de que los óxidos de fabricación de vidrio comiencen a derretirse, las partículas de arcilla ya se pegarán entre sí. A partir de aproximadamente 1650 F (900 C), las partículas de arcilla comienzan a fusionarse. Este proceso de cementación se llama sinterización. Después de que la cerámica se haya sinterizado, ya no es realmente arcilla, sino que se ha convertido en un material cerámico.
La cocción de bisque generalmente se realiza a aproximadamente 1730 F (945 C) después de que la vajilla se haya sinterizado, pero todavía es porosa y aún no está vitrificada. Esto permite que los esmaltes crudos y húmedos se adhieran a la cerámica sin desintegrarse.
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Vitrificación y Madurez
La maduración de un cuerpo de arcilla es un equilibrio entre la vitrificación del cuerpo para lograr dureza y durabilidad, y tanta vitrificación que la vajilla comienza a deformarse, caerse o incluso acumularse en el estante del horno.
La vitrificación es un proceso gradual durante el cual los materiales que se funden más fácilmente lo hacen. Se disuelven y rellenan los espacios entre las partículas más refractarias. Los materiales fundidos promueven una mayor fusión, así como la compactación y el fortalecimiento del cuerpo de arcilla.
También es durante esta etapa que se forma mullita (silicato de aluminio). Estos son cristales largos con forma de aguja que actúan como aglutinantes, tejiendo y fortaleciendo aún más el cuerpo de arcilla.
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Temperaturas de maduración
La temperatura a la que se dispara una arcilla hace una gran diferencia. Una arcilla cocida a una temperatura puede ser blanda y porosa, mientras que la misma arcilla cocida a una temperatura más alta puede ser dura e impermeable.
También es imprescindible tener en cuenta que diferentes arcillas maduran a diferentes temperaturas, dependiendo de su composición. Una loza roja contiene una gran cantidad de hierro que actúa como un fundente. Un cuerpo de arcilla de barro puede disparar hasta la madurez a aproximadamente 1830 F (1000 C) y puede derretirse a 2280 F (1250 C). Por otro lado, un cuerpo de porcelana hecho de caolín puro podría no madurar hasta aproximadamente 2500 F (1390 C) y no derretirse hasta más de 3270 F (1800 C).
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Durante el enfriamiento
Hay otro evento que atraviesa la arcilla a medida que se enfría. Esa es la contracción repentina de cristobalita, una forma cristalina de sílice, a medida que se enfría más allá de 420 F (220 C). La cristobalita se encuentra en todos los cuerpos de arcilla, por lo que se debe tener cuidado para enfriar el horno lentamente a medida que se mueve a través de esta temperatura crítica. De lo contrario, las macetas desarrollarán grietas.
