鎂砂坩堝由低溫到高溫的加熱過程中會產生各種物理化學反應，根據反應的特點大致可分為四個階段。

（1）第一階段

溫度在850℃以下，主要發生砂料的脫水反應，在此階段砂料中所含的吸附水和結晶水將全部脫除。由於水分的脫除，氫氧化物所起的黏結作用消失，坩堝強度下降至最低。除脫水反應以外，當溫度升至800℃以上時，還會產生微量碳酸鹽的分解反應，如：

由此可見，第一階段將自坩堝中析出大量的水蒸氣和二氧化碳氣體。大量氣體在坩堝強度極低的情況下析出，很容易使之產生裂紋。因此，必須使升溫速度緩慢，不能太快。在制訂加熱工藝時應給予重視。

（2）第二階段

溫度在8501500℃區間。在該階段低熔點化合物開始熔化，燒結網路開始出現，坩堝體積發生明顯的收縮。開始熔化的化合物MgOFe

2

0

3

、CaO·MgO·Si0

2

N、2GaO·Fe

2

0

3

%3CaOMgO·2Si0

2

、3CaOAl

2

〇

3

、4CaOMgOFe

2

0

3

等。隨鎂砂純度的提高，雜質化合物量減少，坩堝體積變化相應變小。因此，在第二階段可以適當增大升溫速度。由於坩堝強度逐漸增加，所以，增加升溫速度不會帶來產生裂紋的危險。

（3）第三階段

溫度在1500~1700℃區間。鎂砂中原有的複合化合物鎂橄欖石（2MgO。Si02）、矽酸二鈣（2Ca〇Si0

2

）、鎂鋁尖晶石（MgOA1203）等開始熔化，新生的化合物開始形成，MgO轉變成方鎂石，細小的方鎂石晶體相互熔合長大。在第二階段已經存在的雜質化合物，如鐵酸鎂、鐵酸鈣（MgOFe

2

0

3

、2CaOFe

2

0

3

、4CaOMg0Fe

2

0

3

）等，開始向方鎂石中固溶，其危害作用隨之減少。這時，燒結網路迅速形成，坩堝體積產生急劇的收縮，密度和強度顯著增加。最後，獲得以方鎂石結晶為主的燒結層。這種燒結層不會吸水潮解，具有較好的抗化學侵蝕穩定性。由於第三階段砂料體積收縮較大，應適當降低燒結時的升溫速度，以免升溫速度太快產生裂紋。

（4）第四階段

溫度在1700~1850℃區間。該階段的目的是促進方鎂石晶體繼續長大，得到比較理想的燒結層厚度和坩堝斷面的燒結結構。最高燒結溫度對製品的氣孔率和體積密度有著重要的影響。該階段的溫度和保持時間必須滿足得到氣孔率最低、體積密度最大、厚度適宜的燒結層的要求。燒結溫度對鎂製品質量的影響列於表3-34為了獲得優良的燒結質量，最高燒結溫度應在1800~1850℃，如果使用石墨型芯燒結時，型芯心部溫度應控制在1850~1900℃範圍，這樣可以保證砂料的溫度在1800~1850℃。

綜上所述，為了得到理想的燒結結構，應當制訂出相應的燒結工藝。純電熔鎂砂採用高溫燒結工藝燒結的坩堝斷面結構如圖3-20所示。從坩堝的斷面結構來看，在燒結層中全部為發育良好的方鎂石，厚度約佔整個壁厚的30%左右，呈灰色。半燒結層中方鎂石晶體逐漸變小直到消失。這種結構的坩堝使用壽命較長，間斷使用時，150kg容量的坩堝可達50次左右。