第二章 耐火材料性能

1、第二章第二章 耐火材料的組成和性能耐火材料的組成和性能2.1 2.1 耐火材料的化學(xué)礦物組成耐火材料的化學(xué)礦物組成2.2 2.2 耐火材料的宏觀結(jié)構(gòu)耐火材料的宏觀結(jié)構(gòu)2.3 2.3 耐火材料的力學(xué)性耐火材料的力學(xué)性質(zhì)質(zhì)2.2.4 4 耐火材料的熱學(xué)性耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)及導(dǎo)電性質(zhì)質(zhì)及導(dǎo)電性質(zhì)2.2.5 5 耐火材料的使用性耐火材料的使用性質(zhì)質(zhì)耐火材料的性質(zhì)耐火材料的性質(zhì)耐火材料的性質(zhì)主要包括：耐火材料的性質(zhì)主要包括：（1 1）化學(xué)）化學(xué)- -礦物組成礦物組成（2 2）微觀組織結(jié)構(gòu)）微觀組織結(jié)構(gòu)（3 3）力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)）力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)（4 4）高溫使用性質(zhì)）高溫使用性質(zhì)耐火材料的性能決定于

2、：耐火材料的性能決定于：（1 1）化學(xué)組成（原料性質(zhì)）化學(xué)組成（原料性質(zhì)）（2 2）制造方法（工藝過程）制造方法（工藝過程）2.1 2.1 耐火材料的化學(xué)礦物組成耐火材料的化學(xué)礦物組成1 1、化學(xué)組成化學(xué)組成化學(xué)組成化學(xué)組成是耐火材料最基本的特性，是決定耐是耐火材料最基本的特性，是決定耐火材料物相組成以及耐火材料諸多重要性質(zhì)的火材料物相組成以及耐火材料諸多重要性質(zhì)的重要基礎(chǔ)。重要基礎(chǔ)。（1 1）形成何種物相）形成何種物相（2 2）顯示何種性能）顯示何種性能（3 3）改變其性能（如何）改變其性能（如何）主成分主成分根據(jù)耐火材料中各種化學(xué)成分的含量和起作用，根據(jù)耐火材料中各種化學(xué)成分的含量和起作用

3、，通常將其分為：通常將其分為：主成分、雜質(zhì)和外加成分主成分、雜質(zhì)和外加成分。耐火材料中的耐火材料中的主成分主成分是指占絕大多數(shù)的，對材料是指占絕大多數(shù)的，對材料高溫性質(zhì)起決定性作用的化學(xué)成分。高溫性質(zhì)起決定性作用的化學(xué)成分?？梢宰鳛槟突鸩牧现鞒煞质褂玫挠校貉趸?、碳可以作為耐火材料主成分使用的有：氧化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物以及碳素等。化物、氮化物、硅化物和硼化物以及碳素等。雜質(zhì)成分雜質(zhì)成分在耐火材料中不同于主成分的，含量較少而對于在耐火材料中不同于主成分的，含量較少而對于耐火材料的高溫性能往往帶來危害的化學(xué)成分稱耐火材料的高溫性能往往帶來危害的化學(xué)成分稱為為雜質(zhì)雜質(zhì)。一般由原料及在

4、加工過程中帶入的。雜質(zhì)往往與一般由原料及在加工過程中帶入的。雜質(zhì)往往與主成分在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成低熔性或大量的主成分在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成低熔性或大量的液相，從而降低耐火基體的耐火性能，故也稱之液相，從而降低耐火基體的耐火性能，故也稱之為熔劑。為熔劑。雜質(zhì)是相對的，其本身的熔點(diǎn)往往不低。雜質(zhì)是相對的，其本身的熔點(diǎn)往往不低。 外加成分（外加劑）外加成分（外加劑）耐火材料化學(xué)組成中除主成分和雜質(zhì)成分外，為耐火材料化學(xué)組成中除主成分和雜質(zhì)成分外，為了特定目的而認(rèn)為加入的少量成分稱了特定目的而認(rèn)為加入的少量成分稱外加成分外加成分。目的：目的：（1 1）促進(jìn)某些物相的形成和轉(zhuǎn)化）促進(jìn)某些物相的形成和轉(zhuǎn)

5、化（2 2）抑制某些物相的形成和轉(zhuǎn)化）抑制某些物相的形成和轉(zhuǎn)化（3 3）促進(jìn)材料的燒結(jié)）促進(jìn)材料的燒結(jié)種類：按照種類：按照外加成分外加成分的目的和作用可分為礦化劑的目的和作用可分為礦化劑、穩(wěn)定劑、促燒劑等。、穩(wěn)定劑、促燒劑等。2 2、礦物組成礦物組成礦物礦物是指由相對固定的化學(xué)組成的有確定的內(nèi)部是指由相對固定的化學(xué)組成的有確定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一定物理性質(zhì)的單質(zhì)或化合物。結(jié)構(gòu)和一定物理性質(zhì)的單質(zhì)或化合物。耐火材料中礦物的種類：耐火材料中礦物的種類：（1 1）單一氧化物）單一氧化物（2 2）復(fù)合氧化物）復(fù)合氧化物耐火材料中礦物的聚集狀態(tài)耐火材料中礦物的聚集狀態(tài)（1 1）單相）單相（2 2）多相多晶體）

6、多相多晶體（3 3）多晶體同玻璃體）多晶體同玻璃體 共同構(gòu)成的集合體。共同構(gòu)成的集合體。根據(jù)耐火材料中構(gòu)成相的性質(zhì)、所占比例，以及根據(jù)耐火材料中構(gòu)成相的性質(zhì)、所占比例，以及對耐火材料性質(zhì)的影響，分對耐火材料性質(zhì)的影響，分為主晶相、次晶相和為主晶相、次晶相和基質(zhì)基質(zhì)。主晶相、次晶相和基質(zhì)主晶相、次晶相和基質(zhì)主晶相：主晶相：構(gòu)成耐火材料結(jié)構(gòu)主體，熔點(diǎn)較高，對耐火材料的構(gòu)成耐火材料結(jié)構(gòu)主體，熔點(diǎn)較高，對耐火材料的性質(zhì)起支配作用。性質(zhì)起支配作用。次晶相：次晶相：在高溫下與主晶相共存的第二晶相。次晶相也是熔在高溫下與主晶相共存的第二晶相。次晶相也是熔點(diǎn)較高的晶體，它的存在可以提高耐火制品中固相間的直接點(diǎn)

7、較高的晶體，它的存在可以提高耐火制品中固相間的直接結(jié)合，同時(shí)可以改善制品的某些特定的性能。結(jié)合，同時(shí)可以改善制品的某些特定的性能?；|(zhì)：基質(zhì)：是主晶相或主晶相和次晶相以外的物相，往往含有主是主晶相或主晶相和次晶相以外的物相，往往含有主成分以外的全部或大部分雜質(zhì)。成分以外的全部或大部分雜質(zhì)?；|(zhì)構(gòu)成：基質(zhì)構(gòu)成：（1 1）細(xì)微晶體構(gòu)成）細(xì)微晶體構(gòu)成（2 2）玻璃相構(gòu)成）玻璃相構(gòu)成（3 3）兩者的復(fù)合物構(gòu)成）兩者的復(fù)合物構(gòu)成基質(zhì)的組成和形態(tài)對耐火制品的高溫性質(zhì)和抗侵蝕性能起著基質(zhì)的組成和形態(tài)對耐火制品的高溫性質(zhì)和抗侵蝕性能起著決定性的影響。決定性的影響。2.2 2.2 耐火材料的宏觀結(jié)構(gòu)耐火材料的宏

8、觀結(jié)構(gòu)耐火材料是由耐火材料是由固相固相（結(jié)晶相與玻璃相）和（結(jié)晶相與玻璃相）和氣孔氣孔兩部分兩部分構(gòu)成的非均質(zhì)體。構(gòu)成的非均質(zhì)體。耐火材料的宏觀結(jié)構(gòu)：即耐火材料自身的物理屬性。耐火材料的宏觀結(jié)構(gòu)：即耐火材料自身的物理屬性。主要包括主要包括氣孔率氣孔率、密度密度、吸水率吸水率、透氣度透氣度、氣孔孔徑氣孔孔徑分布分布等，是評價(jià)耐火材料質(zhì)量優(yōu)劣的重要依據(jù)。等，是評價(jià)耐火材料質(zhì)量優(yōu)劣的重要依據(jù)。宏觀結(jié)構(gòu)：空間線度在宏觀結(jié)構(gòu)：空間線度在1010-6-61010-4-4cmcm之間，或用肉眼之間，或用肉眼或借助于普通光學(xué)顯微鏡（或借助于普通光學(xué)顯微鏡（101025002500倍）可以觀察、倍）可以觀察、分

9、辨的形狀和分布。分辨的形狀和分布。1、氣孔、氣孔氣孔（氣孔（容積、形狀、大小、分布容積、形狀、大小、分布）影響耐火材料）影響耐火材料的性能。的性能。(1)(1)開口氣孔開口氣孔：一端封閉而另一端與外界相通，能為流體：一端封閉而另一端與外界相通，能為流體所填充；所填充；(2)(2)閉口氣孔閉口氣孔：封閉在材料中與外界不相通，不能為流體：封閉在材料中與外界不相通，不能為流體所填充；所填充；(3)(3)貫通氣孔貫通氣孔，貫通材料兩面，能為流體所通過。，貫通材料兩面，能為流體所通過。2、氣孔率、氣孔率氣孔率氣孔率是指耐火材料所含氣孔的體積占耐火材料總體積是指耐火材料所含氣孔的體積占耐火材料總體積的百分

10、比的百分比（1 1）開口氣孔率）開口氣孔率( (顯氣孔率顯氣孔率) Pa ) Pa ：耐火材料中開口氣：耐火材料中開口氣孔的體積占耐火材料總體積之百分比；孔的體積占耐火材料總體積之百分比；（2 2）閉口氣孔率）閉口氣孔率PcPc：封閉氣孔的體積占耐火材料總體：封閉氣孔的體積占耐火材料總體積的百分比；積的百分比；（3 3）總氣孔率）總氣孔率PtPt：總氣孔體積占耐火材料總體積的百：總氣孔體積占耐火材料總體積的百分比。分比。 總氣孔率總氣孔率 開口氣孔率開口氣孔率 閉口氣孔率閉口氣孔率 1-1-抗熱震性；抗熱震性；2-2-線膨脹系數(shù)；線膨脹系數(shù)；3-3-體積密度；體積密度；4-4-熱導(dǎo)率；熱導(dǎo)率；

11、 5-5-耐壓強(qiáng)度耐壓強(qiáng)度 氣孔率對耐火材料性質(zhì)的影響氣孔率對耐火材料性質(zhì)的影響3、密度、密度密度密度(g/cm(g/cm3 3) )是指材料的質(zhì)量與其體積之比是指材料的質(zhì)量與其體積之比 體積密度體積密度(bulk density(bulk density，縮寫為，縮寫為Db)Db) 表觀密度表觀密度(apparent density(apparent density，縮寫為，縮寫為Da)Da) 真密度真密度(true density(true density，縮寫為，縮寫為Dt)Dt) 體積密度：體積密度：材料的質(zhì)量材料的質(zhì)量(M)(M)與其所包含的材料的實(shí)際體積和全與其所包含的材料的實(shí)際體

12、積和全部氣孔體積之和的總體積之比，即部氣孔體積之和的總體積之比，即 密度的計(jì)算方法密度的計(jì)算方法 表觀密度：表觀密度：材料的質(zhì)量與其所含材料的實(shí)際體積和閉口氣孔體材料的質(zhì)量與其所含材料的實(shí)際體積和閉口氣孔體積之和之比，即積之和之比，即 ttVMD 真密度：真密度：材料的質(zhì)量與其實(shí)際體積之比，即材料的質(zhì)量與其實(shí)際體積之比，即D Db b體積密度，體積密度，g/cmg/cm3 3； M M 試樣的質(zhì)量，試樣的質(zhì)量，g/cmg/cm3 3； V Vt t試樣中材料的實(shí)際體積，試樣中材料的實(shí)際體積，cmcm3 3；V Vo o試樣中開口氣孔的體積，試樣中開口氣孔的體積，cmcm3 3；V Vc c試樣

13、中閉口氣孔的體積，試樣中閉口氣孔的體積，cmcm3 3。 氣孔率與密度之間的關(guān)系氣孔率與密度之間的關(guān)系%100)1 (tbtDDP%100)11(tacDDP%100113mmmWa吸水率吸水率：耐火材料中的全部開口氣孔被水充滿時(shí)所吸收水的質(zhì)量與：耐火材料中的全部開口氣孔被水充滿時(shí)所吸收水的質(zhì)量與干燥試樣的質(zhì)量之比，即干燥試樣的質(zhì)量之比，即2112921016. 2ppppQdhK 式中：式中： W Wa a吸水率，吸水率，% %； m m1 1干燥試樣的質(zhì)量，干燥試樣的質(zhì)量，g g； m m3 3飽和試樣在空氣中的質(zhì)量，飽和試樣在空氣中的質(zhì)量，g g。 4、吸水率、吸水率透氣度：透氣度：耐火

14、材料制品在一定壓差下，允許氣體通過的能力耐火材料制品在一定壓差下，允許氣體通過的能力式中：式中：K K材料的透氣度，材料的透氣度，mm2 2； 試驗(yàn)溫度下氣體的動(dòng)力粘度，試驗(yàn)溫度下氣體的動(dòng)力粘度，PasPas； h h試樣高度，試樣高度，mmmm； Q Q氣體的體積流量，氣體的體積流量，L/minL/min； p p1 1氣體進(jìn)入試樣端的壓力，氣體進(jìn)入試樣端的壓力，N/mmN/mm2 2； p p2 2氣體溢出試樣端的壓力，氣體溢出試樣端的壓力，N/mmN/mm2 2。5、透氣度透氣度氣孔孔徑分布：氣孔孔徑分布：耐火材料中各種孔徑的氣孔耐火材料中各種孔徑的氣孔( (指開口氣孔指開口氣孔) )占

15、氣孔總體積的百分比占?xì)饪卓傮w積的百分比.320ctbtatCCPD D 平均孔徑，平均孔徑，mm；D D 某一壓力所對應(yīng)的孔徑，某一壓力所對應(yīng)的孔徑，mm；V V總總開口氣孔的總?cè)莘e，開口氣孔的總?cè)莘e，cmcm3 3；d dV V孔容積微分值，孔容積微分值，cmcm3 3。6、氣孔孔徑分布?xì)饪卓讖椒植?.3 2.3 耐火材料的力學(xué)性耐火材料的力學(xué)性質(zhì)質(zhì)耐火材料的力學(xué)性質(zhì)：耐火材料的力學(xué)性質(zhì)：耐火材料在承受載荷時(shí)產(chǎn)生形變和斷耐火材料在承受載荷時(shí)產(chǎn)生形變和斷裂的性能。裂的性能。耐火材料在承受載荷時(shí)，要產(chǎn)生形變。這種形變的大小，隨耐火材料在承受載荷時(shí)，要產(chǎn)生形變。這種形變的大小，隨所受載荷的增加而增

16、大，一般首先經(jīng)彈性變形所受載荷的增加而增大，一般首先經(jīng)彈性變形塑性變形塑性變形斷裂。斷裂。根據(jù)作用于材料上應(yīng)力方向的不同，如壓縮應(yīng)力、拉應(yīng)力、根據(jù)作用于材料上應(yīng)力方向的不同，如壓縮應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、摩擦力或撞擊力等，相應(yīng)地將材料剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、摩擦力或撞擊力等，相應(yīng)地將材料的強(qiáng)度分為的強(qiáng)度分為耐壓強(qiáng)度耐壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度、耐磨性耐磨性和和抗抗撞擊性撞擊性等。等。1 1、常溫耐壓強(qiáng)度常溫耐壓強(qiáng)度常溫耐壓強(qiáng)度常溫耐壓強(qiáng)度：常溫下材料單位面積所能承受的最大壓力，：常溫下材料單位面積所能承受的最大壓力，用用N/mmN/mm2 2，即兆帕，即兆帕(MPa)(M

17、Pa)表示。表示。 S-S-試樣常溫耐壓強(qiáng)度，試樣常溫耐壓強(qiáng)度， MPaMPaP-P-試樣產(chǎn)生破壞時(shí)的總壓力，試樣產(chǎn)生破壞時(shí)的總壓力，N NA-A-試樣的受壓面積，試樣的受壓面積，mmmm2 2常用常用耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度一般制品：一般制品：10-15MPa10-15MPa高級制品：高級制品：25-30MPa25-30MPa2 2、高、高溫耐壓強(qiáng)度溫耐壓強(qiáng)度高溫耐壓強(qiáng)度高溫耐壓強(qiáng)度：耐火材料在：耐火材料在1000-12001000-1200的高溫?zé)釕B(tài)下單的高溫?zé)釕B(tài)下單位面積所能承受的最大壓力，以位面積所能承受的最大壓力，以N/mmN/mm2 2表示。表示。常用耐火材料的

18、高常用耐火材料的高溫耐壓強(qiáng)度溫耐壓強(qiáng)度1-1-剛玉磚；剛玉磚；2-2-粘土磚；粘土磚；3-3-高鋁磚；高鋁磚；4-4-鎂磚；鎂磚；5 5、6-6-硅磚硅磚耐火制品高溫耐壓強(qiáng)度的這種變化是受材料中耐火制品高溫耐壓強(qiáng)度的這種變化是受材料中的某些組分、特別是其中的基質(zhì)或其結(jié)合相在的某些組分、特別是其中的基質(zhì)或其結(jié)合相在高溫下發(fā)生的變化所控制。一般而言，完全由高溫下發(fā)生的變化所控制。一般而言，完全由晶體構(gòu)成的燒結(jié)耐火材料，因高溫下其中晶粒晶體構(gòu)成的燒結(jié)耐火材料，因高溫下其中晶粒及晶界易發(fā)生塑性變形，特別是當(dāng)其加荷速度及晶界易發(fā)生塑性變形，特別是當(dāng)其加荷速度較小時(shí)更易發(fā)生塑性變形，故其強(qiáng)度隨溫度的較小時(shí)

19、更易發(fā)生塑性變形，故其強(qiáng)度隨溫度的升高而降低。當(dāng)其中部分晶相間在高溫下熔融升高而降低。當(dāng)其中部分晶相間在高溫下熔融或形成熔融體時(shí)，隨著溫度的升高，此種多相或形成熔融體時(shí)，隨著溫度的升高，此種多相材料的強(qiáng)度也因顯微結(jié)構(gòu)隨溫度變化而降低。材料的強(qiáng)度也因顯微結(jié)構(gòu)隨溫度變化而降低。但當(dāng)溫度進(jìn)一步提高后，由于玻璃相的粘度由但當(dāng)溫度進(jìn)一步提高后，由于玻璃相的粘度由脆性變?yōu)閺?qiáng)韌性，使材料顆粒間結(jié)合更為牢固，脆性變?yōu)閺?qiáng)韌性，使材料顆粒間結(jié)合更為牢固，從而使強(qiáng)度明顯提高。而后，隨著溫度升高，從而使強(qiáng)度明顯提高。而后，隨著溫度升高，因材料中熔體粘度急劇下降，材料的強(qiáng)度也隨因材料中熔體粘度急劇下降，材料的強(qiáng)度也隨之

20、急劇下降。之急劇下降。3 3、抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度：抗折強(qiáng)度：亦稱抗彎強(qiáng)度或斷裂模量，是指材料單位面積亦稱抗彎強(qiáng)度或斷裂模量，是指材料單位面積所能承受的極限彎曲應(yīng)力。所能承受的極限彎曲應(yīng)力。耐火材料的耐火材料的抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度分為分為常溫抗折強(qiáng)度常溫抗折強(qiáng)度和和高溫抗折強(qiáng)度高溫抗折強(qiáng)度。在常溫下測得的抗折強(qiáng)度為常溫抗折強(qiáng)度；在在常溫下測得的抗折強(qiáng)度為常溫抗折強(qiáng)度；在1000-1000-12001200C C的某一特定溫度下測得的抗折強(qiáng)度為高溫抗折強(qiáng)度。的某一特定溫度下測得的抗折強(qiáng)度為高溫抗折強(qiáng)度?？拐蹚?qiáng)度抗折強(qiáng)度的測量的測量及計(jì)算及計(jì)算LPhbR R試樣的抗折強(qiáng)度，試樣的抗折強(qiáng)度，N/mm

21、N/mm2 2(MPa)(MPa)；F F試樣斷裂時(shí)所承受的最大載荷，試樣斷裂時(shí)所承受的最大載荷，N N；L L兩支點(diǎn)間的距離，兩支點(diǎn)間的距離，mmmmb b試樣寬度，試樣寬度，mmmm；h h試樣高度；試樣高度；mmmm。232FLRbh 抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度的的影響因素影響因素耐火制品的抗折強(qiáng)度與耐壓強(qiáng)度受相同的因素所支配。就燒結(jié)耐火制耐火制品的抗折強(qiáng)度與耐壓強(qiáng)度受相同的因素所支配。就燒結(jié)耐火制品和不燒耐火制品而言，耐火材料中的基質(zhì)、結(jié)合劑和組織結(jié)構(gòu)品和不燒耐火制品而言，耐火材料中的基質(zhì)、結(jié)合劑和組織結(jié)構(gòu)( (如如氣孔和裂紋等氣孔和裂紋等) )的特征，對抗折強(qiáng)度的影響較為明顯，特別是對材料的特

22、征，對抗折強(qiáng)度的影響較為明顯，特別是對材料的高溫抗折強(qiáng)度影響更為明顯。當(dāng)材料中的主晶相仍穩(wěn)定的情況下，的高溫抗折強(qiáng)度影響更為明顯。當(dāng)材料中的主晶相仍穩(wěn)定的情況下，其中的基質(zhì)或結(jié)合劑在高溫下是否易于出現(xiàn)熔體及熔體的性質(zhì)和其分其中的基質(zhì)或結(jié)合劑在高溫下是否易于出現(xiàn)熔體及熔體的性質(zhì)和其分布情況，對高溫抗折強(qiáng)度的影響甚為敏感。因此，耐火材料的高溫抗布情況，對高溫抗折強(qiáng)度的影響甚為敏感。因此，耐火材料的高溫抗折強(qiáng)度常作為評價(jià)材料在高溫?zé)釕B(tài)下的質(zhì)量折強(qiáng)度常作為評價(jià)材料在高溫?zé)釕B(tài)下的質(zhì)量( (特別是其結(jié)合相質(zhì)量特別是其結(jié)合相質(zhì)量) )的的一項(xiàng)重要指標(biāo)。一項(xiàng)重要指標(biāo)。 4 4、粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度：粘結(jié)強(qiáng)

23、度：兩種材料粘結(jié)在一起時(shí)，單位界面之間的粘結(jié)兩種材料粘結(jié)在一起時(shí)，單位界面之間的粘結(jié)力。力。耐火材料粘結(jié)強(qiáng)度主要是表征不定形耐火材料在各種溫度耐火材料粘結(jié)強(qiáng)度主要是表征不定形耐火材料在各種溫度及特定條件下的強(qiáng)度指標(biāo)。不定形耐火材料在使用時(shí)，要及特定條件下的強(qiáng)度指標(biāo)。不定形耐火材料在使用時(shí)，要有一定的粘結(jié)力，以使其有效地粘結(jié)于施工基體。有一定的粘結(jié)力，以使其有效地粘結(jié)于施工基體。根據(jù)受力方向不同，耐火材料的粘結(jié)強(qiáng)度可分為抗彎粘結(jié)根據(jù)受力方向不同，耐火材料的粘結(jié)強(qiáng)度可分為抗彎粘結(jié)強(qiáng)度和抗剪切粘結(jié)強(qiáng)度。強(qiáng)度和抗剪切粘結(jié)強(qiáng)度。 粘結(jié)粘結(jié)強(qiáng)度強(qiáng)度的測量的測量及計(jì)算及計(jì)算R R試樣的抗折粘結(jié)強(qiáng)度，試樣的抗

24、折粘結(jié)強(qiáng)度，N/mmN/mm2 2( (或或MPa)MPa)；F F試樣粘結(jié)面斷裂時(shí)所承受的最大載荷，試樣粘結(jié)面斷裂時(shí)所承受的最大載荷，N N；L L兩支點(diǎn)間的距離，兩支點(diǎn)間的距離，mmmmb b粘結(jié)面處試樣的寬度，粘結(jié)面處試樣的寬度，mmmm；h h粘結(jié)面處試樣的高度；粘結(jié)面處試樣的高度；mmmm。2 23 32 2FLFLR Rbhbh= =5 5、蠕變性蠕變性耐火材料在高溫下承受低于其極限強(qiáng)度的一定應(yīng)力時(shí)，會(huì)耐火材料在高溫下承受低于其極限強(qiáng)度的一定應(yīng)力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生塑性變形，變形量隨負(fù)荷時(shí)間的延長而增加，甚至導(dǎo)產(chǎn)生塑性變形，變形量隨負(fù)荷時(shí)間的延長而增加，甚至導(dǎo)致材料破壞。這種受外力作用產(chǎn)生的

25、變形隨時(shí)間延長而增致材料破壞。這種受外力作用產(chǎn)生的變形隨時(shí)間延長而增加的現(xiàn)象稱為加的現(xiàn)象稱為蠕變?nèi)渥?。耐火材料的高溫蠕變性是指制品在高溫?yīng)力作用下隨著時(shí)耐火材料的高溫蠕變性是指制品在高溫應(yīng)力作用下隨著時(shí)間變化而發(fā)生的等溫變形。高溫蠕變性可分為高溫壓縮蠕間變化而發(fā)生的等溫變形。高溫蠕變性可分為高溫壓縮蠕變、高溫拉伸蠕變、高溫彎曲蠕變和高溫扭轉(zhuǎn)蠕變等。其變、高溫拉伸蠕變、高溫彎曲蠕變和高溫扭轉(zhuǎn)蠕變等。其中最常用的是高溫壓縮蠕變。中最常用的是高溫壓縮蠕變。壓縮蠕變性以壓縮蠕變率壓縮蠕變性以壓縮蠕變率來度量。來度量。蠕變率蠕變率的測量的測量及計(jì)算及計(jì)算E 蠕變率，蠕變率，% %； L L0 0試樣原始

26、高度，試樣原始高度，mmmm； L L1 1試樣恒溫開始時(shí)的高度，試樣恒溫開始時(shí)的高度，mmmm； L Ln n試樣恒溫試樣恒溫n n小時(shí)后的高度，小時(shí)后的高度，mmmm。%10001LLLn高溫蠕變的影響因素高溫蠕變的影響因素耐火材料的蠕變主要受溫度、應(yīng)力、時(shí)間和材料結(jié)構(gòu)的影耐火材料的蠕變主要受溫度、應(yīng)力、時(shí)間和材料結(jié)構(gòu)的影響。溫度愈高，承受應(yīng)力愈大，時(shí)間愈長，蠕變率愈大。響。溫度愈高，承受應(yīng)力愈大，時(shí)間愈長，蠕變率愈大。當(dāng)耐火材料完全由晶體構(gòu)成時(shí)，蠕變除受到與晶體彈性有當(dāng)耐火材料完全由晶體構(gòu)成時(shí)，蠕變除受到與晶體彈性有關(guān)的晶體的鍵強(qiáng)影響以外，主要受晶體內(nèi)空位擴(kuò)散、位錯(cuò)關(guān)的晶體的鍵強(qiáng)影響以外

27、，主要受晶體內(nèi)空位擴(kuò)散、位錯(cuò)移動(dòng)、晶體滑移和晶粒間的結(jié)合狀態(tài)所控制。晶體缺陷愈移動(dòng)、晶體滑移和晶粒間的結(jié)合狀態(tài)所控制。晶體缺陷愈小，晶界較少以及晶間穿插結(jié)合較強(qiáng)，皆不易產(chǎn)生嚴(yán)重蠕小，晶界較少以及晶間穿插結(jié)合較強(qiáng)，皆不易產(chǎn)生嚴(yán)重蠕變。變。當(dāng)材料含有玻璃相，特別是當(dāng)玻璃相為連續(xù)相時(shí)，材料的當(dāng)材料含有玻璃相，特別是當(dāng)玻璃相為連續(xù)相時(shí)，材料的蠕變受玻璃相控制。玻璃相的量愈多和粘度愈低，材料在蠕變受玻璃相控制。玻璃相的量愈多和粘度愈低，材料在低應(yīng)力下即可產(chǎn)生粘性流動(dòng)，故在高溫下蠕變愈嚴(yán)重。低應(yīng)力下即可產(chǎn)生粘性流動(dòng)，故在高溫下蠕變愈嚴(yán)重。 6 6、彈性模量彈性模量 彈性模量：彈性模量：材料在外力作用下產(chǎn)生

28、變形，在彈性極限內(nèi)應(yīng)材料在外力作用下產(chǎn)生變形，在彈性極限內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變力與應(yīng)變( (壓縮或伸長壓縮或伸長) )成比例關(guān)系，此值稱為彈性模量。成比例關(guān)系，此值稱為彈性模量。表示材料發(fā)生單位應(yīng)變時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，亦可認(rèn)為是材料表示材料發(fā)生單位應(yīng)變時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，亦可認(rèn)為是材料抵抗變形的能力。抵抗變形的能力。當(dāng)材料受到拉伸或壓縮時(shí)，在彈性極限內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變之當(dāng)材料受到拉伸或壓縮時(shí)，在彈性極限內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變之比，稱為縱向彈性模量或楊氏模量。比，稱為縱向彈性模量或楊氏模量。彈性模量彈性模量的測量的測量及計(jì)算及計(jì)算E E彈性模量，彈性模量，N/mmN/mm2 2；材料所受應(yīng)力，材料所受應(yīng)力，N/mmN/mm2

29、 2；材料的應(yīng)變。材料的應(yīng)變。彈性模量的影響因素彈性模量的影響因素G G剪切彈性模量，剪切彈性模量，N/mmN/mm2 2； 剪切應(yīng)力，剪切應(yīng)力，N/mmN/mm2 2；剪切應(yīng)變，以弧度表示剪切應(yīng)變，以弧度表示當(dāng)材料受剪切應(yīng)力時(shí)，在彈性極限內(nèi)剪切應(yīng)力同剪切應(yīng)變之比，稱為當(dāng)材料受剪切應(yīng)力時(shí)，在彈性極限內(nèi)剪切應(yīng)力同剪切應(yīng)變之比，稱為剪切彈性模量，或稱剛性模量。如下式表示：剪切彈性模量，或稱剛性模量。如下式表示：材料的彈性模量受晶體鍵強(qiáng)控制，原子晶體的共價(jià)鍵結(jié)合最強(qiáng)，故彈性模材料的彈性模量受晶體鍵強(qiáng)控制，原子晶體的共價(jià)鍵結(jié)合最強(qiáng)，故彈性模量最大；分子晶體的結(jié)合力最弱，彈性模量最小。若晶體中空位和位錯(cuò)

30、等量最大；分子晶體的結(jié)合力最弱，彈性模量最小。若晶體中空位和位錯(cuò)等缺陷較多，或晶界、晶粒中解離充分，則彈性模量較低。另外，材料的彈缺陷較多，或晶界、晶粒中解離充分，則彈性模量較低。另外，材料的彈性模量也與其密實(shí)程度和各組分間的結(jié)合強(qiáng)度等狀況有關(guān)。一般而言，材性模量也與其密實(shí)程度和各組分間的結(jié)合強(qiáng)度等狀況有關(guān)。一般而言，材料的氣孔率愈高，其彈性模量愈低。料的氣孔率愈高，其彈性模量愈低。7 7、耐磨性耐磨性耐火材料的耐磨性是指其抵抗固體、液體和含塵氣流對其表面的機(jī)械磨耐火材料的耐磨性是指其抵抗固體、液體和含塵氣流對其表面的機(jī)械磨損作用的能力。損作用的能力。耐火材料的耐磨性取決于材料的組成與結(jié)構(gòu)。當(dāng)

31、材料為單一晶體構(gòu)成的耐火材料的耐磨性取決于材料的組成與結(jié)構(gòu)。當(dāng)材料為單一晶體構(gòu)成的致密多晶時(shí)，其耐磨性主要取決于組成材料的礦物晶相的硬度。硬度越致密多晶時(shí)，其耐磨性主要取決于組成材料的礦物晶相的硬度。硬度越高，材料的耐磨性越好。當(dāng)?shù)V相為非同向性晶體時(shí)，晶粒越細(xì)小，材料高，材料的耐磨性越好。當(dāng)?shù)V相為非同向性晶體時(shí)，晶粒越細(xì)小，材料的耐磨性越好。當(dāng)材料由多相構(gòu)成時(shí)，其耐磨性還與材料的體積密度或的耐磨性越好。當(dāng)材料由多相構(gòu)成時(shí)，其耐磨性還與材料的體積密度或氣孔率有直接關(guān)系，也與各組分間的結(jié)合強(qiáng)度有關(guān)。因此，對常溫下某氣孔率有直接關(guān)系，也與各組分間的結(jié)合強(qiáng)度有關(guān)。因此，對常溫下某一耐火材料而言，其耐磨

32、性能與其耐壓強(qiáng)度成正比，燒結(jié)良好的制品其一耐火材料而言，其耐磨性能與其耐壓強(qiáng)度成正比，燒結(jié)良好的制品其耐磨性也較好。耐磨性也較好。耐火材料的耐磨性與溫度有關(guān)。有的耐火材料耐火材料的耐磨性與溫度有關(guān)。有的耐火材料( (如鋁硅系耐火制品如鋁硅系耐火制品) )，一，一般認(rèn)為它在一定溫度下般認(rèn)為它在一定溫度下( (如如700-900700-900C C以內(nèi)的彈性范圍內(nèi)以內(nèi)的彈性范圍內(nèi)) )，溫度愈低耐磨，溫度愈低耐磨性愈差。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，彈性模量達(dá)到最大值以后，隨著彈性模量的性愈差。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，彈性模量達(dá)到最大值以后，隨著彈性模量的降低，耐磨性又有所提高。當(dāng)溫度計(jì)一步提高，達(dá)降低，耐磨性又有所提

33、高。當(dāng)溫度計(jì)一步提高，達(dá)14001400C C以上時(shí)，由于以上時(shí)，由于制品中的液相粘度急劇降低，耐磨性隨之降低。但有些耐火材料，如含制品中的液相粘度急劇降低，耐磨性隨之降低。但有些耐火材料，如含鉻制品，隨溫度升高，耐磨性增加。鉻制品，隨溫度升高，耐磨性增加。耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)主要是指耐火材料的比熱容、導(dǎo)熱率耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)主要是指耐火材料的比熱容、導(dǎo)熱率和熱膨脹性等。這些性質(zhì)是衡量耐火制品能否適應(yīng)具體熱和熱膨脹性等。這些性質(zhì)是衡量耐火制品能否適應(yīng)具體熱過程的重要依據(jù)，工業(yè)窯爐設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。耐火材料的過程的重要依據(jù)，工業(yè)窯爐設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)與原料組成，制造工藝，顯微結(jié)構(gòu)和晶

34、相結(jié)構(gòu)等熱學(xué)性質(zhì)與原料組成，制造工藝，顯微結(jié)構(gòu)和晶相結(jié)構(gòu)等都密切相關(guān)。都密切相關(guān)。2.2.4 4 耐火材料的熱學(xué)性耐火材料的熱學(xué)性質(zhì)及導(dǎo)電性質(zhì)及導(dǎo)電性C Cp p 、C C0 0溫度為溫度為t t和和00時(shí)比定壓熱容，時(shí)比定壓熱容，kJ/kJ/（kg kg ）a a、b b、c c實(shí)驗(yàn)測得的系數(shù)實(shí)驗(yàn)測得的系數(shù)t t溫度，溫度， 1 1、比熱容比熱容比熱容比熱容：常壓下加熱：常壓下加熱1kg1kg物質(zhì)使之升高物質(zhì)使之升高11所需要的熱量所需要的熱量影響因素：（影響因素：（1 1）化學(xué)礦物組成）化學(xué)礦物組成 （2 2）溫度）溫度1-1-粘土磚；粘土磚；2-2-鎂磚；鎂磚；3-3-硅磚；硅磚；4-4

35、-硅線石磚；硅線石磚；5-5-白云石磚；白云石磚；6-6-鉻磚鉻磚100)(0) (0LALLt Kt熱膨脹性：熱膨脹性：材料的尺寸隨溫度的升高材料的尺寸隨溫度的升高( (或降低或降低) )而增加而增加( (或或減小減小) )的性能。的性能。耐火材料的熱膨脹性是耐火材料使用時(shí)的重要性能之一。耐火材料的熱膨脹性是耐火材料使用時(shí)的重要性能之一。爐窯在常溫下砌筑，而在高溫下使用時(shí)爐體則要產(chǎn)生膨脹。爐窯在常溫下砌筑，而在高溫下使用時(shí)爐體則要產(chǎn)生膨脹。為抵消因熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力，需預(yù)留膨脹縫，而且必須為抵消因熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力，需預(yù)留膨脹縫，而且必須根據(jù)耐火材料的熱膨脹性和砌筑體的構(gòu)造情況制定正確的根據(jù)

36、耐火材料的熱膨脹性和砌筑體的構(gòu)造情況制定正確的烘烤制度。烘烤制度。2 2、熱膨脹性熱膨脹性耐火材料的熱膨脹性有兩種表示方法，即線膨脹率和線膨脹系數(shù)。耐火材料的熱膨脹性有兩種表示方法，即線膨脹率和線膨脹系數(shù)。（1 1）線膨脹率線膨脹率: : 由室溫至試驗(yàn)溫度間，試樣長度的相對變化率。由室溫至試驗(yàn)溫度間，試樣長度的相對變化率。 試樣由室溫至試驗(yàn)溫度的各溫度間隔的線膨脹率按下式計(jì)算：試樣由室溫至試驗(yàn)溫度的各溫度間隔的線膨脹率按下式計(jì)算：試樣的線膨脹率，試樣的線膨脹率，% %； L L0 0試樣在室溫下的長度，試樣在室溫下的長度，mmmm； L Lt t試樣加熱到試驗(yàn)溫度試樣加熱到試驗(yàn)溫度t t時(shí)的長

37、度，時(shí)的長度，mmmm； A Ak(t)k(t)在溫度在溫度t t時(shí)儀器的矯正系數(shù)，時(shí)儀器的矯正系數(shù)，mmmm。100)(00tt耐火材料熱膨脹性的表示方法耐火材料熱膨脹性的表示方法試樣由室溫至試驗(yàn)溫度的線膨脹系數(shù)按下式計(jì)算：試樣由室溫至試驗(yàn)溫度的線膨脹系數(shù)按下式計(jì)算：（2 2）線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù): : 試樣的線膨脹系數(shù)，試樣的線膨脹系數(shù)，1010-6-6-1-1；0 0試樣的線膨脹率，試樣的線膨脹率，% %；t t0 0室溫，室溫，C C；t t試驗(yàn)溫度，試驗(yàn)溫度，C C。耐火材料熱膨脹性的表示方法耐火材料熱膨脹性的表示方法)/(dxdTq1-1-鎂磚；鎂磚；2-2-硅磚；硅磚；3-3-鉻

38、鎂磚；鉻鎂磚；4-4-半硅半硅磚；磚；5-5-粘土磚；粘土磚；6-6-高鋁磚；高鋁磚；7-7-粘土磚粘土磚各種耐火制品的熱膨脹性差別很大，主要取決于其各種耐火制品的熱膨脹性差別很大，主要取決于其化學(xué)礦物化學(xué)礦物組成，而與組成，而與制品的生產(chǎn)工藝無關(guān)。制品的生產(chǎn)工藝無關(guān)。一般而言，由晶體構(gòu)成的材料與晶體中化學(xué)鍵的性質(zhì)和鍵強(qiáng)有關(guān)。由共一般而言，由晶體構(gòu)成的材料與晶體中化學(xué)鍵的性質(zhì)和鍵強(qiáng)有關(guān)。由共價(jià)鍵向離子鍵發(fā)展過程中，離子鍵性增加，其膨脹性也增加。具有較大價(jià)鍵向離子鍵發(fā)展過程中，離子鍵性增加，其膨脹性也增加。具有較大鍵強(qiáng)的晶體和非同向性晶體中鍵強(qiáng)大的方向上，熱膨脹系數(shù)較低。鍵強(qiáng)的晶體和非同向性晶體

39、中鍵強(qiáng)大的方向上，熱膨脹系數(shù)較低。具有具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的玻璃制品，一般皆有很低的膨脹系數(shù)。當(dāng)此種玻璃含有能使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的玻璃制品，一般皆有很低的膨脹系數(shù)。當(dāng)此種玻璃含有能使網(wǎng)絡(luò)破斷的堿金屬氧化物時(shí)，則玻璃的膨脹系數(shù)增大，而且隨著加入的網(wǎng)絡(luò)破斷的堿金屬氧化物時(shí)，則玻璃的膨脹系數(shù)增大，而且隨著加入的正離子與氧離子間鍵強(qiáng)的減小而增加。反之，若加入能參與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造使正離子與氧離子間鍵強(qiáng)的減小而增加。反之，若加入能參與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造使以斷裂的硅氧網(wǎng)絡(luò)重新連接起來的氧化物，隨著加入量的增加可使熱膨以斷裂的硅氧網(wǎng)絡(luò)重新連接起來的氧化物，隨著加入量的增加可使熱膨脹系數(shù)下降。若玻璃中含有鍵強(qiáng)大的離子，它們處于網(wǎng)絡(luò)間隙中，對其

40、脹系數(shù)下降。若玻璃中含有鍵強(qiáng)大的離子，它們處于網(wǎng)絡(luò)間隙中，對其周圍硅氧四面體起聚集作用，增加結(jié)構(gòu)的緊密性，也使膨脹系數(shù)下降。周圍硅氧四面體起聚集作用，增加結(jié)構(gòu)的緊密性，也使膨脹系數(shù)下降。熱膨脹性的影響因素?zé)崤蛎浶缘挠绊懸蛩啬突鸩牧系哪突鸩牧系膶?dǎo)熱性導(dǎo)熱性，即其傳遞熱量的能力，通常以導(dǎo)熱系數(shù)來表示。，即其傳遞熱量的能力，通常以導(dǎo)熱系數(shù)來表示。導(dǎo)熱系數(shù)表示在能量傳遞過程中，在單位時(shí)間內(nèi)，在單位溫度梯度導(dǎo)熱系數(shù)表示在能量傳遞過程中，在單位時(shí)間內(nèi)，在單位溫度梯度下，單位面積所通過的熱量。導(dǎo)熱系數(shù)的表達(dá)式為：下，單位面積所通過的熱量。導(dǎo)熱系數(shù)的表達(dá)式為： 材料的導(dǎo)熱系數(shù)；材料的導(dǎo)熱系數(shù)；W/m W/m

41、q q熱流密度；熱流密度； dT/ddT/dx x溫度梯度。溫度梯度。3 3、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性的測量方法導(dǎo)熱性的測量方法熱線法熱線法熱流法熱流法11碳化硅磚；碳化硅磚；22鎂磚；鎂磚；33碳化硅磚碳化硅磚( (含含SiC70%)SiC70%)；44剛玉轉(zhuǎn)；剛玉轉(zhuǎn)；55碳化硅磚碳化硅磚( (含含SiC50%)SiC50%)；66燒結(jié)白云石磚；燒結(jié)白云石磚；77氧化鋯磚；氧化鋯磚；88鉻鎂磚；鉻鎂磚；99剛玉剛玉( (含含-Al-Al2 2O O3 390%)90%)；1010硅線石磚；硅線石磚；1111橄欖石磚；橄欖石磚；1212鉻磚；鉻磚；1313硅磚；硅磚；1414致密粘土磚；致密粘土磚；

42、1515粘土磚粘土磚TBAe/當(dāng)耐火材料含有玻璃相時(shí)，由于非晶質(zhì)的結(jié)構(gòu)無序，當(dāng)耐火材料含有玻璃相時(shí)，由于非晶質(zhì)的結(jié)構(gòu)無序，原子間相撞機(jī)率大，故與晶體相比，導(dǎo)熱系數(shù)較低。原子間相撞機(jī)率大，故與晶體相比，導(dǎo)熱系數(shù)較低。當(dāng)耐火材料中含有氣孔時(shí)，由于氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比固當(dāng)耐火材料中含有氣孔時(shí)，由于氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比固體小，所以隨氣孔率的增加，材料的導(dǎo)熱系數(shù)減小。體小，所以隨氣孔率的增加，材料的導(dǎo)熱系數(shù)減小。這就是這就是多孔材料導(dǎo)熱系數(shù)低的基本原因多孔材料導(dǎo)熱系數(shù)低的基本原因。導(dǎo)熱性的影響因素導(dǎo)熱性的影響因素耐火材料的耐火材料的導(dǎo)電性導(dǎo)電性，通常用電阻率來表示。電阻率與絕對溫度間的關(guān)系，通常用電阻率來表示。

43、電阻率與絕對溫度間的關(guān)系可以用如下關(guān)系式來表示：可以用如下關(guān)系式來表示：APS材料的電阻率，材料的電阻率，-1-1cmcm-1-1；T T絕對溫度，絕對溫度，K K；A A、B B與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。 4 4、導(dǎo)電性、導(dǎo)電性耐火制品的導(dǎo)電率，主要受其化學(xué)礦物組成、氣孔率和溫度等影響耐火制品的導(dǎo)電率，主要受其化學(xué)礦物組成、氣孔率和溫度等影響。除。除碳質(zhì)、石墨質(zhì)和碳化硅制品外，大部分耐火材料在常溫下是電的不良導(dǎo)碳質(zhì)、石墨質(zhì)和碳化硅制品外，大部分耐火材料在常溫下是電的不良導(dǎo)體。但是，隨溫度升高，電阻減小，導(dǎo)電性增加，特別是在體。但是，隨溫度升高，電阻減小，導(dǎo)電性增加，特別是在

44、10001000C C以以上，導(dǎo)電性明顯增加。如果加熱到熔融狀態(tài)時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出很高的導(dǎo)電能上，導(dǎo)電性明顯增加。如果加熱到熔融狀態(tài)時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出很高的導(dǎo)電能力。力。氣孔率對耐火制品導(dǎo)電性的影響，通常隨氣孔率的增加，電阻率增加。氣孔率對耐火制品導(dǎo)電性的影響，通常隨氣孔率的增加，電阻率增加。但在某些導(dǎo)電率低的陶瓷中，氣孔能使導(dǎo)電率提高。這主要是因?yàn)殡姾傻谀承?dǎo)電率低的陶瓷中，氣孔能使導(dǎo)電率提高。這主要是因?yàn)殡姾裳貧饪妆砻娴倪w移更方便沿氣孔表面的遷移更方便( (與表面擴(kuò)散相似與表面擴(kuò)散相似) )。雜質(zhì)對導(dǎo)電率的影響也很大雜質(zhì)對導(dǎo)電率的影響也很大, , 是作為決定結(jié)晶界面上得到硅酸鹽玻璃相是作為決定結(jié)晶界

45、面上得到硅酸鹽玻璃相的材料來源而影響導(dǎo)電率。的材料來源而影響導(dǎo)電率。 導(dǎo)電性的影響因素導(dǎo)電性的影響因素耐火材料在使用過程中，除了承受高溫?zé)嶝?fù)荷作用外，還耐火材料在使用過程中，除了承受高溫?zé)嶝?fù)荷作用外，還承受來自爐料和環(huán)境的重負(fù)荷作用和其他物理、化學(xué)作用。承受來自爐料和環(huán)境的重負(fù)荷作用和其他物理、化學(xué)作用。耐火材料的使用性能，就是其在高溫條件下抵抗這些自外耐火材料的使用性能，就是其在高溫條件下抵抗這些自外部的作用而不易損壞的性質(zhì)。根據(jù)耐火材料的使用性能，部的作用而不易損壞的性質(zhì)。根據(jù)耐火材料的使用性能，不僅可以判斷耐火制品的優(yōu)劣，還可以根據(jù)具體使用條件，不僅可以判斷耐火制品的優(yōu)劣，還可以根據(jù)具體

46、使用條件，選擇合適的耐火制品。選擇合適的耐火制品。耐火材料的使用性能主要包括：耐火材料的使用性能主要包括：耐火度、荷重軟化溫度、耐火度、荷重軟化溫度、重?zé)€變化率、抗熱震性、抗渣性、抗酸性、抗氧化性、重?zé)€變化率、抗熱震性、抗渣性、抗酸性、抗氧化性、抗水化性抗水化性和和抗抗COCO侵蝕性侵蝕性等。等。2.2.5 5 耐火材料的使用性耐火材料的使用性質(zhì)質(zhì)耐火度耐火度：耐火材料在無荷重條件下，達(dá)到特定軟化程度的：耐火材料在無荷重條件下，達(dá)到特定軟化程度的溫度，表征材料抵抗高溫作用的性能。溫度，表征材料抵抗高溫作用的性能。耐火度與熔點(diǎn)的區(qū)別在于，熔點(diǎn)是晶體加熱時(shí)固相與液相耐火度與熔點(diǎn)的區(qū)別在于，熔點(diǎn)

47、是晶體加熱時(shí)固相與液相處于平衡時(shí)的溫度；而耐火度是指多相體達(dá)到某一特定軟處于平衡時(shí)的溫度；而耐火度是指多相體達(dá)到某一特定軟化程度的溫度?；潭鹊臏囟?。由于多數(shù)耐火制品為多相非均質(zhì)材料，無一定熔點(diǎn)，從開由于多數(shù)耐火制品為多相非均質(zhì)材料，無一定熔點(diǎn)，從開始出現(xiàn)液相到完全熔化是一個(gè)漸變過程，在一個(gè)相當(dāng)寬的始出現(xiàn)液相到完全熔化是一個(gè)漸變過程，在一個(gè)相當(dāng)寬的溫度區(qū)間內(nèi)，液固兩相并存。因此，為了準(zhǔn)確表征耐火材溫度區(qū)間內(nèi)，液固兩相并存。因此，為了準(zhǔn)確表征耐火材料在高溫下的軟化和熔融特征，只能用耐火度來衡量。料在高溫下的軟化和熔融特征，只能用耐火度來衡量。1 1、耐火度耐火度 中國標(biāo)準(zhǔn)中國標(biāo)準(zhǔn)(GB/T732

48、2-1997)(GB/T7322-1997)規(guī)定了耐火材料耐火度的測量方法，其具體要點(diǎn)是，規(guī)定了耐火材料耐火度的測量方法，其具體要點(diǎn)是，將被測材料制成與標(biāo)準(zhǔn)測溫錐形狀、尺寸將被測材料制成與標(biāo)準(zhǔn)測溫錐形狀、尺寸( (下底邊長下底邊長8mm8mm，上底邊長，上底邊長2mm2mm，高，高30mm)30mm)相同的截頭三角錐，在規(guī)定的加熱條件下，與標(biāo)準(zhǔn)測溫錐彎倒情況相比較，直相同的截頭三角錐，在規(guī)定的加熱條件下，與標(biāo)準(zhǔn)測溫錐彎倒情況相比較，直至試錐頂部彎倒接觸底盤，此時(shí)與試錐同時(shí)彎倒的標(biāo)準(zhǔn)測溫錐可代表的溫度即至試錐頂部彎倒接觸底盤，此時(shí)與試錐同時(shí)彎倒的標(biāo)準(zhǔn)測溫錐可代表的溫度即為試錐的耐火度。為試錐的耐

49、火度。 試錐在不同熔融階段的彎倒情況試錐在不同熔融階段的彎倒情況a-a-熔融開始以前；熔融開始以前；b-b-在相當(dāng)于耐火度的溫度下；在相當(dāng)于耐火度的溫度下；c-c-在高于耐火度的溫度下在高于耐火度的溫度下耐火度的測量方法耐火度的測量方法制制 品品耐火度耐火度/ /C C制制 品品耐火度耐火度/ /C C結(jié)晶硅石結(jié)晶硅石硅硅 磚磚硬質(zhì)粘土硬質(zhì)粘土粘粘 土土 磚磚1730-17701730-17701690-17301690-17301750-17701750-17701610-17501610-1750高高 鋁鋁 磚磚鎂鎂 磚磚白云石轉(zhuǎn)白云石轉(zhuǎn)1770-20001770-2000 2000 20

50、00 2000 2000一些常用耐火原料和制品的耐火度一些常用耐火原料和制品的耐火度耐火材料的試錐在高溫下的彎倒程度，主要取決于固相和液相的數(shù)量比、耐火材料的試錐在高溫下的彎倒程度，主要取決于固相和液相的數(shù)量比、液相的粘度和高熔點(diǎn)晶相的分散程度。通常錐體達(dá)到耐火度時(shí)，多數(shù)含液液相的粘度和高熔點(diǎn)晶相的分散程度。通常錐體達(dá)到耐火度時(shí)，多數(shù)含液相約為相約為70-80%70-80%，液相粘度約為，液相粘度約為10-50PaS10-50PaS，并隨材料不同而各異。，并隨材料不同而各異。因此，可以認(rèn)為耐火材料耐火度的高低除與測定條件有關(guān)外，主要受材料因此，可以認(rèn)為耐火材料耐火度的高低除與測定條件有關(guān)外，主

51、要受材料的化學(xué)和礦物組成所控制。對于各種單一組分構(gòu)成的耐火材料而言，主要的化學(xué)和礦物組成所控制。對于各種單一組分構(gòu)成的耐火材料而言，主要取決于化合物熔點(diǎn)的高低。而對于多組分構(gòu)成的耐火材料而言，取決于主取決于化合物熔點(diǎn)的高低。而對于多組分構(gòu)成的耐火材料而言，取決于主成分和他成份的數(shù)量比。成分和他成份的數(shù)量比。雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重降低材料的耐火度。欲提高耐火材料的耐火度，必須提高主成雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重降低材料的耐火度。欲提高耐火材料的耐火度，必須提高主成分和主晶相的數(shù)量并盡量降低雜質(zhì)。分和主晶相的數(shù)量并盡量降低雜質(zhì)。耐火度的影響因素耐火度的影響因素耐火材料的耐火材料的荷重軟化溫度：荷重軟化溫度：耐火制品在持續(xù)升溫條

52、件下承受耐火制品在持續(xù)升溫條件下承受恒定載荷產(chǎn)生變形的溫度。它表示了耐火材料同時(shí)抵抗熱負(fù)恒定載荷產(chǎn)生變形的溫度。它表示了耐火材料同時(shí)抵抗熱負(fù)荷和重負(fù)荷兩方面作用的能力，在一定程度上表明制品在其荷和重負(fù)荷兩方面作用的能力，在一定程度上表明制品在其他條件相仿情況下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。他條件相仿情況下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用示差我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用示差升溫法測定耐火制品的荷重軟化溫度。升溫法測定耐火制品的荷重軟化溫度。其原理是，即在規(guī)定的恒壓載荷和升溫速率下加熱圓柱體試其原理是，即在規(guī)定的恒壓載荷和升溫速率下加熱圓柱體試樣，直到試樣產(chǎn)生規(guī)定的壓縮變形，記錄升溫時(shí)試樣的形變，樣，直到試樣產(chǎn)生規(guī)定的壓縮變形，記錄升

53、溫時(shí)試樣的形變，測定其達(dá)到規(guī)定形變量時(shí)的相應(yīng)溫度。測定其達(dá)到規(guī)定形變量時(shí)的相應(yīng)溫度。 2 2、荷重軟化溫度荷重軟化溫度荷重軟化溫度荷重軟化溫度的測量方法的測量方法010200.00.51.0 失 重 量 / g時(shí) 間 / hA-10C-0A-5A-0S-13 3、重?zé)€變化率、重?zé)€變化率重?zé)€變化率：重?zé)€變化率：燒成耐火制品再次加熱到規(guī)定的溫度，保燒成耐火制品再次加熱到規(guī)定的溫度，保溫一定時(shí)間，冷卻到室溫后所產(chǎn)生的殘余膨脹或收縮。正溫一定時(shí)間，冷卻到室溫后所產(chǎn)生的殘余膨脹或收縮。正號號“+”+”表示膨脹，負(fù)號表示膨脹，負(fù)號“”表示收縮。重?zé)€變化率的表示收縮。重?zé)€變化率的計(jì)算公式為：計(jì)算

54、公式為： Lc- Lc-試樣重?zé)€變化率，試樣重?zé)€變化率，% %； L L0 0- -試樣加熱前的長度，試樣加熱前的長度，mmmm； L L1 1- -試樣加熱后的長度，試樣加熱后的長度，mmmm。%100/ )(00WWW化學(xué)組成一定的耐火制品產(chǎn)生重?zé)€變化的原因，主要是耐火制品在燒化學(xué)組成一定的耐火制品產(chǎn)生重?zé)€變化的原因，主要是耐火制品在燒成過程中，由于溫度不均勻或時(shí)間不足等原因，導(dǎo)致燒成時(shí)一些物理化成過程中，由于溫度不均勻或時(shí)間不足等原因，導(dǎo)致燒成時(shí)一些物理化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行不充分或部分組分有晶型轉(zhuǎn)化所致。其中重?zé)蛎浭怯捎谝粚W(xué)反應(yīng)進(jìn)行不充分或部分組分有晶型轉(zhuǎn)化所致。其中重?zé)蛎浭怯捎谝恍?/p>

55、高密度的反應(yīng)物形成低密度產(chǎn)物的反應(yīng)，或高密度晶型向低密度晶型些高密度的反應(yīng)物形成低密度產(chǎn)物的反應(yīng)，或高密度晶型向低密度晶型轉(zhuǎn)化未充分完成所致。與此相反，重?zé)湛s是由于制品在燒成過程中的轉(zhuǎn)化未充分完成所致。與此相反，重?zé)湛s是由于制品在燒成過程中的高密度化、晶型轉(zhuǎn)化、形成新產(chǎn)物的反應(yīng)和再結(jié)晶以及其他固相與液相高密度化、晶型轉(zhuǎn)化、形成新產(chǎn)物的反應(yīng)和再結(jié)晶以及其他固相與液相燒結(jié)反應(yīng)未充分完成所致。其中燒成溫度及保溫時(shí)間，通過形成的液相燒結(jié)反應(yīng)未充分完成所致。其中燒成溫度及保溫時(shí)間，通過形成的液相量及其表面張力和粘度，對收縮影響尤為顯著。量及其表面張力和粘度，對收縮影響尤為顯著。 重?zé)€變化率是評價(jià)耐

56、火制品質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對判別制品的高溫重?zé)€變化率是評價(jià)耐火制品質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對判別制品的高溫體積穩(wěn)定性，從而保證砌筑體的穩(wěn)定性，減少砌筑體的縫隙，提高其致體積穩(wěn)定性，從而保證砌筑體的穩(wěn)定性，減少砌筑體的縫隙，提高其致密性和耐侵蝕性，避免砌筑體整體結(jié)構(gòu)的破壞，都具有重要意義。而且，密性和耐侵蝕性，避免砌筑體整體結(jié)構(gòu)的破壞，都具有重要意義。而且，由耐火制品的重?zé)兓?，可判別耐火制品的生產(chǎn)工藝制度的合理性。由耐火制品的重?zé)兓?，可判別耐火制品的生產(chǎn)工藝制度的合理性。重?zé)€變化率的影響因素重?zé)€變化率的影響因素抗熱震性：抗熱震性：又稱熱震穩(wěn)定性、抗溫度急變性、耐急冷急熱性又稱熱震穩(wěn)定性、抗

57、溫度急變性、耐急冷急熱性等，是指耐火制品對溫度急劇變化所產(chǎn)生損傷的抵抗能力。等，是指耐火制品對溫度急劇變化所產(chǎn)生損傷的抵抗能力。耐火材料在使用過程中，經(jīng)常會(huì)遭受到溫度急劇變化的作用，耐火材料在使用過程中，經(jīng)常會(huì)遭受到溫度急劇變化的作用，如冶金爐爐襯在兩次熔煉的間歇中，盛鋼桶襯磚在兩次盛鋼如冶金爐爐襯在兩次熔煉的間歇中，盛鋼桶襯磚在兩次盛鋼與澆注的交替中，其他非連續(xù)式窯爐或容器的間歇操作中，與澆注的交替中，其他非連續(xù)式窯爐或容器的間歇操作中，在很短時(shí)間內(nèi)工作溫度變化很大，都因溫度急劇變化，即熱在很短時(shí)間內(nèi)工作溫度變化很大，都因溫度急劇變化，即熱震作用而開裂、剝落和崩潰。因此，當(dāng)耐火材料在使用中，

58、震作用而開裂、剝落和崩潰。因此，當(dāng)耐火材料在使用中，其工作溫度有急劇變化時(shí)，必須考察其耐熱震性。其工作溫度有急劇變化時(shí)，必須考察其耐熱震性。4 4、抗熱震性抗熱震性影響耐火制品抗熱震性指標(biāo)的主要因素是制品的物理性質(zhì)、影響耐火制品抗熱震性指標(biāo)的主要因素是制品的物理性質(zhì)、如導(dǎo)熱系數(shù)、熱導(dǎo)率等。一般而言，耐火材料的熱膨脹系數(shù)如導(dǎo)熱系數(shù)、熱導(dǎo)率等。一般而言，耐火材料的熱膨脹系數(shù)越大，抗熱震性越差；制品的導(dǎo)熱率越高，抗熱震性就越好。越大，抗熱震性越差；制品的導(dǎo)熱率越高，抗熱震性就越好。此外。耐火制品的組織結(jié)構(gòu)，顆粒組成和制品形狀等均對抗此外。耐火制品的組織結(jié)構(gòu)，顆粒組成和制品形狀等均對抗熱震性有影響。熱

59、震性有影響。根據(jù)中國冶標(biāo)根據(jù)中國冶標(biāo)(YB/T376.1-1995)(YB/T376.1-1995)，采用直形磚水急冷法測量，采用直形磚水急冷法測量耐火制品的抗熱震性。具體方法是，將長為耐火制品的抗熱震性。具體方法是，將長為200-230mm200-230mm、寬、寬為為100-150mm100-150mm、厚為、厚為50-100mm50-100mm的直形磚的受熱端面伸入到預(yù)的直形磚的受熱端面伸入到預(yù)熱至熱至11001100C C的爐內(nèi)的爐內(nèi)50mm50mm，保溫，保溫20min20min。保溫過程完成后，從爐。保溫過程完成后，從爐內(nèi)取出試樣，迅速將其受熱端進(jìn)入到流動(dòng)冷水中急冷內(nèi)取出試樣，迅速

60、將其受熱端進(jìn)入到流動(dòng)冷水中急冷3min3min，用試樣受熱端面破損一半的循環(huán)次數(shù)表征其抗熱震性用試樣受熱端面破損一半的循環(huán)次數(shù)表征其抗熱震性?？篃嵴鹦阅艿挠绊懸蛩乜篃嵴鹦阅艿挠绊懸蛩啬突鸩牧系哪突鸩牧系目乖治g性抗渣侵蝕性，簡稱抗渣性，是指耐火材料在高溫下抵抗?fàn)t，簡稱抗渣性，是指耐火材料在高溫下抵抗?fàn)t渣侵蝕和沖刷作用而不易損壞的能力。渣侵蝕和沖刷作用而不易損壞的能力。耐火材料受熔渣侵蝕的具體原因與過程可簡略地分為兩個(gè)階段，即熔耐火材料受熔渣侵蝕的具體原因與過程可簡略地分為兩個(gè)階段，即熔渣與耐火材料的接觸與滲透；熔渣與耐火材料的反應(yīng)與危害。渣與耐火材料的接觸與滲透；熔渣與耐火材料的反應(yīng)與危害。