耐火材料力學(xué)性能對(duì)質(zhì)量和耐用性的影響
瀏覽次數(shù)：1290 發(fā)布日期：2017年5月3日
耐火材料所承受的外力很復(fù)雜，既有瞬間應(yīng)力又有持久應(yīng)力，而以持久應(yīng)力為主。產(chǎn)生應(yīng)力的因素有壓縮、拉伸、彎曲、剪切、沖刷、撞擊、摩擦等。耐火材料的力學(xué)性能主要取決于其組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)一礦物組成。強(qiáng)度的高低與構(gòu)成材料的晶相、液相的種類(lèi)、數(shù)量、晶粒尺寸以及與氣孔的分布、排列情況有著很為密切的關(guān)系。氣孔部位強(qiáng)度弱，它的周?chē)质菓?yīng)力集中的位置，材料的破壞往往從氣孔周?chē)_(kāi)始。在同類(lèi)材料中，以組織均勻致密，晶相發(fā)育良好、晶粒和氣孔孔徑細(xì)小者機(jī)械強(qiáng)度較高，為此，必須嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝條件。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和高溫工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)耐火材料力學(xué)性能的認(rèn)識(shí)將越來(lái)越深，要求越來(lái)越高，不斷有新的力學(xué)性能項(xiàng)目來(lái)表達(dá)耐火材料的質(zhì)量和耐用性。因此，要求測(cè)定耐火材料的力學(xué)性能項(xiàng)目會(huì)越來(lái)越多。例如，耐火纖維材料將要求測(cè)定纖維強(qiáng)度和制定測(cè)試方法；面臨著愈加嚴(yán)酷的使用條件，耐火材料的抗沖刷性、耐磨性等會(huì)成為某些耐火材料的重要性能，因而將要求逐漸創(chuàng)立科學(xué)的表達(dá)方法和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。除去外力作用外，耐火材料在溫度變化時(shí)還會(huì)因體積變化產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。在使用過(guò)程中接觸液態(tài)金屬和熔渣以及廢氣等會(huì)引起材料自身成分、相組成和結(jié)構(gòu)的變化，亦會(huì)影響制品的機(jī)械性能。耐火材料經(jīng)常測(cè)定的力學(xué)性能有：
抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度：由扭矩作用使單位面積材料遭到破壞的很限應(yīng)力。較有意義的是測(cè)量耐火材料在高溫下的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，方法要點(diǎn)是：將制品制成長(zhǎng)條狀試樣放在臥式高溫爐中，兩端置于爐外，一端固定，另一端施加力矩作用，將爐溫升高至一定溫度和保溫一定時(shí)間，試樣開(kāi)始扭曲變形，當(dāng)應(yīng)力很過(guò)一定很限時(shí)，試樣發(fā)生斷裂，記錄施加的力值，計(jì)算出單位面積上的很限剪應(yīng)力。
抗拉強(qiáng)度(抗張強(qiáng)度)：指單位面積材料受到張應(yīng)力(拉伸負(fù)荷)的作用而破壞時(shí)的很限應(yīng)力，以試樣單位橫截面上所承受的負(fù)荷來(lái)表示。只有對(duì)承受拉應(yīng)力作用的耐火材料測(cè)定抗拉強(qiáng)度才有意義。測(cè)定抗拉強(qiáng)度目前尚未制定標(biāo)準(zhǔn)。在研究工作中需要測(cè)定這項(xiàng)性能時(shí)，通常借鑒陶瓷材料的“8”字體法。
抗沖刷能力：大部分耐火材料在使用中要經(jīng)受熔融金屬、熔渣以及燃燒氣流的沖刷，溫度越高，對(duì)耐火材料的沖刷越嚴(yán)重，這是耐火材料損壞的重要原因之一。因?yàn)闆_刷作用往往與摩擦、化學(xué)反應(yīng)交織在一起，引起破壞的原因很復(fù)雜。直接測(cè)定耐火材料的抗沖刷能力非常困難，通常用抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度等性能來(lái)間接判斷耐火材料的抗沖刷能力。
抗沖擊強(qiáng)度：抵抗沖擊破壞的能力。有的耐火材料在使用過(guò)程中會(huì)受到物體的沖撞，例如轉(zhuǎn)爐裝料側(cè)的內(nèi)襯材料，在使用過(guò)程中受到廢鋼的沖擊，是其損壞的重要原因。常用高溫抗折強(qiáng)度來(lái)間接判斷其抗沖擊性能的優(yōu)劣。也可以參照陶瓷材料的沖錘法或鑄石的耐沖擊性法測(cè)定抗沖擊強(qiáng)度。
耐磨性：材料抵抗摩擦蝕損的能力。相當(dāng)多的耐火材料在使用時(shí)受到運(yùn)動(dòng)著的固體物料摩擦而蝕損，例如高爐內(nèi)襯、煅燒耐火材料熟料等用的豎窯和回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯等。耐磨性高低與構(gòu)成耐火材料組分的顆粒硬度有直接關(guān)系，顆粒間粘結(jié)強(qiáng)度、磚體氣孔率高低也影響耐磨性；同樣材質(zhì)，隨著溫度的升高耐磨性下降。
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