耐火材料的力學性能

耐火材料是構築工業爐內襯的結構材料。在長期使用過程中，該材料經受著溫度和外力的雙重作用，相應地會產生各種應力和變化。耐火材料抵抗這些應力、應變的性能，稱為耐火材料的力學性能。工程上，評價耐火材料力學性能的技術指標主要有：常溫力學強度、高溫力學強度、荷重軟化溫度、高溫蠕變、彈性

模量和耐磨性等。

(一)耐火材料的常溫力學強度

耐火材料常溫狀態下抵抗外力作用而不破損的臨界應力。通常用常溫耐壓強度、常溫抗折強度和常溫抗剪強度三項技術指標表示。

1，常溫耐壓強度

2，常溫抗折強度

抗折強度

3，常溫抗剪強度

耐火材料在常溫狀態下抗剪切作用的臨界剪應力。除某些耐火泥疆外，一般不進行該項指示測定。

(二)耐火材料的高溫力學強度

1，高溫耐壓強度，耐火材料高溫狀態下的臨界壓應力(單位MPa)，其計算式於常溫耐壓強度相同。

2，高溫抗折強度，耐火材料高溫狀態下的抵抗彎矩作用時的臨界彎曲應力(單位MPa)其計算式於常溫耐抗折度相同。

3，高溫抗剪強度，耐火材料在高溫狀態下抵抗剪切力作用時的臨界剪應力(單位MPa)除某些耐火泥漿外，一般不進行該項指標測定。

(三)耐火材料的荷重軟化溫度

耐火材料在高溫和恒定荷重作用下產生不同程度變形的對應溫度，稱為耐火材料荷重軟化溫度，又稱荷重變化溫度或簡稱荷重軟化點。它反映了承受恒定荷重的耐火材料，在某一溫度下的應變程度，是表征耐火材料高溫結構強度的重要質量指標之*。耐火材料荷重軟化溫度可以采用升溫法和保溫法兩種實驗方法測得。影響耐火材料荷重軟化溫度的主要因素有：化學礦物組成和組織結構；晶相、液相的數量和相互間作用以及液相的粘度；宏觀組織結構，如密度、氣孔率等。一般而言，晶體呈網絡狀構造的耐火材料的荷重軟化溫度較高，呈孤島狀分布於液相中的構造的耐火材料，起荷重軟化溫度較低；材料中液相量較多或液相粘度較低時，其荷重軟化溫度較低；氣孔率越高，荷重軟化溫度越低。

(四)高溫蠕變性

耐火材料在高溫下承受地獄其臨界強度的恒定力的長期作用時產生變形，且變形量隨時間的延續而不斷增大，這種現象稱為高溫蠕變。因蠕變而導致材料損毀，稱為蠕變斷裂。耐火材料在恒定溫度和力的長時間作用下，其變形量和時間之間的關系表征了材料的高溫蠕變性。按施加裏的種類不同，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蠕變。我國目前主要采用高溫壓縮蠕變來表示耐火材料的高溫蠕變性，即在規定的恒定溫度和壓力長時間作用下，材料的變形量與時間之間的關系曲線。也可以表示為蠕變速率，或者為了達到某一規定的變形量所需要的時間表示其高溫蠕變性。典型的高溫蠕變曲線見圖3-3

高溫蠕變曲線

(五)彈性模量

彈性模量

耐火材料彈性模量是表征耐火材料的結構特征和力學性能的重要參考。通常耐壓強度和抗折強度較高的耐火材料，彈性模量亦較大，而耐火材料彈性模量與其耐磨性亦大致成正比關系。耐火材料彈性模量的測定方法主要有聲頻法和靜荷重法。

(六)耐火材料的耐磨性

耐火材料抵抗固體物料、氣體和熔體的機械沖刷、膜材作用的能力，稱為耐火材料耐磨性，也稱為耐磨損性。耐火材料耐磨性取決於材料中顆粒的硬度、顆粒間的結合強度和空隙存在的狀況等。因此，組織結構致密均勻、氣孔率低、硬度大、強度高的耐火材料通常具有良好的耐磨性，在實際應用中，也可格局這些性能判斷、評定耐火材料的耐磨性優劣。如需要直接測定耐火材料耐磨性時，可采用研磨法和噴砂法。