耐火材料组成结构与性质课件

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1、电话：65928200(o)E-mail: guihua.第四篇第四篇 耐火材料工学基础耐火材料工学基础2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件第四篇第四篇 耐火材料工学基础耐火材料工学基础 耐火材料是冶金、建材、化工、机械等工业高温耐火材料是冶金、建材、化工、机械等工业高温窑炉的重要基础材料。了解它们的性能并选用合适的窑炉的重要基础材料。了解它们的性能并选用合适的耐火材料对于生产控制及降低成本有重要的意义。本耐火材料对于生产控制及降低成本有重要的意义。本课程介绍常用耐火材料的基本性能，应用范围以及易课程介绍常用耐火材料的基本性能，应用范围以及易

2、懂的生产工艺与原料知识。懂的生产工艺与原料知识。 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 耐火材料工业曾被描绘为冶金工业和其它高温行业耐火材料工业曾被描绘为冶金工业和其它高温行业的的“支撑工业支撑工业”和和“先行工业先行工业”。耐火材料是高温技术。耐火材料是高温技术的基础材料，它与高温技术，尤其是钢铁工业的发展有的基础材料，它与高温技术，尤其是钢铁工业的发展有很密切的关系，相互依存，互为促进，共同发展。在一很密切的关系，相互依存，互为促进，共同发展。在一定的条件下，耐火材料的质量、品种对高温技术发展起定的条件下，耐火材料的质量、品种对高温技术发

3、展起着关键作用。着关键作用。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 耐耐火火材材料料是是构构筑筑热热工工设设备备的的高高温温结结构构材材料料，在在使使用用过过程程中中除除承承受受高高温温作作用用外外，还还不不同同程程度度地地受受到到机机械械应应力力、热热应应力力作作用用，高温气体、熔体高温气体、熔体以及以及固体介质的侵蚀、冲刷、磨损固体介质的侵蚀、冲刷、磨损。 耐火材料的质量取决于其性质，为了保证热工设备的正常运耐火材料的质量取决于其性质，为了保证热工设备的正常运行，所选用的耐火材料必须具备能够满足和适应各种使用环境行，所选用的耐火材料必须具备

4、能够满足和适应各种使用环境和操作条件的性质。和操作条件的性质。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件第一章第一章 绪论绪论1、传统的定义：耐火度不小于、传统的定义：耐火度不小于1580的无机非金属材料。的无机非金属材料。2、ISO的定义：耐火度不小于的定义：耐火度不小于1500的非金属材料及制品。的非金属材料及制品。一、耐火材料的定义及其性能要求一、耐火材料的定义及其性能要求（一）（一） 定义定义2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件第一章第一章 绪绪 论论1.1 耐火材料的定义及其性能要求耐火

5、材料的定义及其性能要求（二）（二） 对耐火材料的性能要求及其表征指标对耐火材料的性能要求及其表征指标（1）足够高的耐火度）足够高的耐火度 具有在足够高的温度下不软化、不熔融的具有在足够高的温度下不软化、不熔融的性能。性能。表征指标表征指标：耐火度：耐火度（2）足够高的荷重软化温度）足够高的荷重软化温度耐火材料在高温下能够承受大荷耐火材料在高温下能够承受大荷载及其他热机械应力，且不丧失结构强度、不发生变形坍塌的性能。载及其他热机械应力，且不丧失结构强度、不发生变形坍塌的性能。表征指标表征指标：荷重软化温度：荷重软化温度（3）良好的高温体积稳定性）良好的高温体积稳定性在使用过程中，不产生过大的体在

6、使用过程中，不产生过大的体积膨胀或收缩，以免影响高温设备的结构稳定性或严密性。积膨胀或收缩，以免影响高温设备的结构稳定性或严密性。表征指表征指标标：重烧线变化（：重烧线变化（%）2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1.1 耐火材料的定义及其性能要求耐火材料的定义及其性能要求（二）（二） 对耐火材料的性能要求及其表征指标对耐火材料的性能要求及其表征指标（4）良好的热震稳定性）良好的热震稳定性耐火材料抵抗温度急剧变化而不发生耐火材料抵抗温度急剧变化而不发生开裂、剥落的能力。开裂、剥落的能力。表征指标：表征指标：材料的热膨胀系数和抗热震性指标材料的

7、热膨胀系数和抗热震性指标（5）良好的抗渣性）良好的抗渣性耐火材料在使用过程中抵抗各种侵蚀性物耐火材料在使用过程中抵抗各种侵蚀性物质的化学作用而不被蚀损的能力。质的化学作用而不被蚀损的能力。表征指标表征指标：抗渣性评价：抗渣性评价（6）良好的耐磨性）良好的耐磨性耐火材料在使用过程中，有时会受到高速耐火材料在使用过程中，有时会受到高速流动的火焰、含固体颗粒的烟气、液态金属和熔渣，甚至固体物料流动的火焰、含固体颗粒的烟气、液态金属和熔渣，甚至固体物料等物质的直接冲刷或磨蚀作用，因此这时要求耐火材料要具有良好等物质的直接冲刷或磨蚀作用，因此这时要求耐火材料要具有良好的耐磨性。的耐磨性。表征指标表征指标

8、：耐压强度和耐磨性（或硬度）指标。：耐压强度和耐磨性（或硬度）指标。（7）外形和尺寸准确）外形和尺寸准确对定型制品而言。对定型制品而言。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1.2 耐火材料的分类耐火材料的分类 耐火材料品种繁多、用途各异，有必要对耐火材料进行科学分类，耐火材料品种繁多、用途各异，有必要对耐火材料进行科学分类，以便于科学研究、合理选用和管理。耐火材料的分类方法很多，其中主以便于科学研究、合理选用和管理。耐火材料的分类方法很多，其中主要有化学属性分类法、化学矿物组成分类法、生产工艺和使用部位分类要有化学属性分类法、化学矿物组成分类

9、法、生产工艺和使用部位分类法、材料形态分类法等多种方法。法、材料形态分类法等多种方法。 按化学属性分类按化学属性分类按化学矿物组成分类按化学矿物组成分类其他分类方法其他分类方法2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1.2.1 按化学性质分类按化学性质分类 耐耐火火材材料料按按化化学学属属性性分分可可分分为为酸酸性性耐耐火火材材料料、中中性性耐耐火材料、碱性耐火材料。火材料、碱性耐火材料。 硅质制品硅质制品半硅质半硅质粘土质粘土质高铝质高铝质碳质制品碳质制品铬质铬质镁橄榄石镁橄榄石铬镁质铬镁质镁铝尖晶石镁铝尖晶石镁钙质镁钙质中性中性酸酸性性渐渐强

10、强碱碱性性渐渐强强 按化学属性分类对于按化学属性分类对于了解耐火材料的化学性了解耐火材料的化学性质，判断耐火材料在实质，判断耐火材料在实际使用过程中与接触物际使用过程中与接触物之间的化学作用情况具之间的化学作用情况具有重要意义。有重要意义。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1.2.1 按化学性质分类按化学性质分类 耐耐火火材材料料在在使使用用过过程程中中除除承承受受高高温温作作用用外外，往往往往伴伴随随着着熔熔渣渣（液液态态）及及气气体体等等化化学学侵侵蚀蚀。为为了了保保证证耐耐火火材材料料在在使使用用中中有有足足够够的的抗抗侵侵蚀蚀能能力

11、力，选选用用的的耐耐火火材材料料的的化化学学属属性性应应与与侵侵蚀蚀介介质质的化学属性相同或接近。的化学属性相同或接近。- - 酸性耐火材料对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力。酸性耐火材料对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力。酸性耐火材料对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力。酸性耐火材料对酸性介质的侵蚀具有较强的抵抗能力。- - 中性耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵蚀都中性耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵蚀都中性耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵蚀都中性耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵蚀都具有一定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵具有一定的稳定性，尤

12、其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵具有一定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵具有一定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有较好的抵抗能力。抗能力。抗能力。抗能力。- - 碱性耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵碱性耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵碱性耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵碱性耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学侵蚀具有较强的抵抗能力。蚀具有较强的抵抗能力。蚀具有较强的抵抗能力。蚀具有较强的抵抗能力。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件序号序号序号序号类别类别主成分主成分主成分主成分主晶相主

13、晶相主晶相主晶相制品制品制品制品举举例例例例1 1硅硅硅硅质质制品制品制品制品SiOSiO2 2鳞鳞石英、方石英石英、方石英石英、方石英石英、方石英硅硅硅硅砖砖、石英玻璃、石英玻璃、石英玻璃、石英玻璃2 2硅酸硅酸硅酸硅酸铝质铝质制品制品制品制品SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3莫来石、方石英、莫来石、方石英、莫来石、方石英、莫来石、方石英、刚刚玉玉玉玉半硅半硅半硅半硅砖砖、粘土、粘土、粘土、粘土砖砖、高、高、高、高铝砖铝砖、莫来石莫来石莫来石莫来石刚刚玉玉玉玉砖砖3 3刚刚玉玉玉玉质质制制制制品品品品AlAl2 2OO3 3（90%90%）刚刚玉玉玉玉刚刚玉玉玉玉莫来石莫来石莫来石

14、莫来石砖砖4 4镁质镁质制品制品制品制品MgOMgO、CaOCaO、AlAl2 2OO3 3、CrCr2 2OO3 3、SiOSiO2 2、C C方方方方镁镁石、方石、方石、方石、方钙钙石、石、石、石、镁铝镁铝（铬铬）尖晶）尖晶）尖晶）尖晶石、石、石、石、镁镁橄橄橄橄榄榄石石石石镁砖镁砖、白云石、白云石、白云石、白云石砖砖、镁镁橄橄橄橄榄榄石石石石砖砖、镁铝镁铝（铬铬、钙钙）砖砖、镁镁碳碳碳碳砖砖等等等等5 5铬质铬质制品制品制品制品CrCr2 2OO3 3（90%90%）、）、）、）、MgOMgO、FeFe2 2OO3 3铬镁铬镁尖晶石、尖晶石、尖晶石、尖晶石、铬铬铁矿铁矿铬砖铬砖、铬镁砖铬

15、镁砖6 6锆质锆质制品制品制品制品ZrOZrO2 2、SiOSiO2 2斜斜斜斜锆锆石、石、石、石、锆锆英石英石英石英石锆锆英石英石英石英石砖砖7 7含碳制品含碳制品含碳制品含碳制品C C、SiCSiC无定形碳、石墨、无定形碳、石墨、无定形碳、石墨、无定形碳、石墨、 SiCSiC炭炭炭炭砖砖、石墨制品、碳化硅、石墨制品、碳化硅、石墨制品、碳化硅、石墨制品、碳化硅制品制品制品制品8 8特特特特殊殊殊殊耐耐耐耐材材材材纯纯氧化氧化氧化氧化物制品物制品物制品物制品AlAl2 2OO3 3、ZrOZrO2 2刚刚玉制品、氧化玉制品、氧化玉制品、氧化玉制品、氧化锆锆制品等制品等制品等制品等非氧化非氧化非

16、氧化非氧化物制品物制品物制品物制品氮化物、硼化物、氮化物、硼化物、氮化物、硼化物、氮化物、硼化物、碳化物、硅化物碳化物、硅化物碳化物、硅化物碳化物、硅化物氮化物、硼化物、碳化物、氮化物、硼化物、碳化物、氮化物、硼化物、碳化物、氮化物、硼化物、碳化物、硅化物制品等硅化物制品等硅化物制品等硅化物制品等1.2.2 按化学矿物组成分类按化学矿物组成分类2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（1）硅质耐火材料）硅质耐火材料 含含SiO2在在90%以上的材料通常称为硅质耐火材料以上的材料通常称为硅质耐火材料，主要包括，主要包括硅砖及熔融石英制品。硅砖及熔融

17、石英制品。硅砖以硅砖以硅石硅石为主要原料生产，主要矿物为主要原料生产，主要矿物组成为组成为磷石英磷石英和和方石英方石英，主要用于焦炉和玻璃窑炉等热工设备主要用于焦炉和玻璃窑炉等热工设备的构筑。的构筑。 熔融石英制品以熔融石英为主要原料生产，其主要矿物组成熔融石英制品以熔融石英为主要原料生产，其主要矿物组成为石英玻璃。由于石英玻璃的膨胀系数很小，因此熔融石英制为石英玻璃。由于石英玻璃的膨胀系数很小，因此熔融石英制品具有优良的抗热冲击能力。品具有优良的抗热冲击能力。1.2.2 按化学矿物组成分类按化学矿物组成分类2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课

18、件 SiO2Al2O3系系矿矿物物是是重重要要的的耐耐火火原原料料。根根据据从从Al2O3含含量量的不同，可将硅酸铝质耐火材料划分为不同的种类。的不同，可将硅酸铝质耐火材料划分为不同的种类。 表表1 SiO2Al2O3系耐火材料系耐火材料1.2.2 按化学矿物组成分类按化学矿物组成分类（2）硅酸铝质耐火材料）硅酸铝质耐火材料2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（3）镁质耐火材料）镁质耐火材料 镁镁质质耐耐火火材材料料是是指指以以镁镁砂砂为为主主要要原原料料，以以方方镁镁石石为为主主晶晶相相，MgO含量大于含量大于80%的碱性耐火材料。的碱性耐

19、火材料。1.2.2 按化学矿物组成分类按化学矿物组成分类2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（4）白云石质耐火材料）白云石质耐火材料 以天然白云石为主要原料生产的碱性耐火材料称为白云石质以天然白云石为主要原料生产的碱性耐火材料称为白云石质耐火材料。耐火材料。主要化学成分为主要化学成分为30-42%的的MgO和和40-60%的的CaO，二者之和一般应大于二者之和一般应大于90%。其主要矿物成分为方镁石和方钙石。其主要矿物成分为方镁石和方钙石（氧化钙）。（氧化钙）。（5）碳复合耐火材料）碳复合耐火材料 碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应

20、的耐火碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火氧化物复合生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括氧化物复合生产的耐火材料。一般而言，碳复合材料主要包括镁碳制品、镁铝碳制品、锆碳制品、铝碳制品等。镁碳制品、镁铝碳制品、锆碳制品、铝碳制品等。 1.2.2 按化学矿物组成分类按化学矿物组成分类2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（6）含锆耐火材料）含锆耐火材料 含含锆锆耐耐火火材材料料是是指指以以氧氧化化锆锆（ZrO2）、锆锆英英石石等等含含锆锆材材料料为为原原料料生生产产的的耐耐火火材材料料。含含锆锆耐耐火火材材料料制制品品通通常常

21、包包括括锆锆英英石石制制品品、锆锆莫莫来来石石制品、锆刚玉制品等。制品、锆刚玉制品等。1.2.2 按化学矿物组成分类按化学矿物组成分类2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（7）特种耐火材料）特种耐火材料 （高技术陶瓷）（高技术陶瓷） 上上述述分分类类所所不不能能包包括括的的材材料料，此此类类材材料料除除其其化化学学组组成成比比较较特特殊殊，不不宜宜归归类类到到上上述述类类别别中中外外，通通常常它它们们还还具具有有各各自自的的较较为为突突出出的的特特点点，如如优优良良的的热热震震稳稳定定性性、抗抗渣渣性性等等，利利用用这这些些特特点点往往往往用

22、用于于特特定定的的使使用用条件。特种耐火材料又可分为如下品种：条件。特种耐火材料又可分为如下品种： 碳质制品：碳质制品：包括碳砖和石墨制品；包括碳砖和石墨制品； 纯氧化物制品：纯氧化物制品：包括氧化铝制品、氧化锆制品、氧化钙制品等；包括氧化铝制品、氧化锆制品、氧化钙制品等； 非氧化物制品：非氧化物制品：包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、硼化锆、包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、硼化锆、硼化钛、塞隆硼化钛、塞隆(Sialon）、阿隆）、阿隆(Alon)制品等；制品等； 1.2.2 按化学矿物组成分类按化学矿物组成分类2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结

23、构与性质课件（2 2）按）按）按）按生产工艺生产工艺生产工艺生产工艺，可分为烧成制品、熔铸制品和，可分为烧成制品、熔铸制品和，可分为烧成制品、熔铸制品和，可分为烧成制品、熔铸制品和不烧制品。不烧制品。不烧制品。不烧制品。（1 1）根据耐火度的高低）根据耐火度的高低）根据耐火度的高低）根据耐火度的高低 普通耐火材料：普通耐火材料：普通耐火材料：普通耐火材料：1580158017701770 高级耐火材料：高级耐火材料：高级耐火材料：高级耐火材料：177017702000 2000 特级耐火材料：特级耐火材料：特级耐火材料：特级耐火材料：20002000 超级耐火材料：超级耐火材料：超级耐火材料：

24、超级耐火材料： 300030001.2.3 其他分类方法其他分类方法2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件标普型：标普型：标普型：标普型：230mm113mm65mm230mm113mm65mm； 不多于不多于不多于不多于4 4个量尺，（尺寸比）个量尺，（尺寸比）个量尺，（尺寸比）个量尺，（尺寸比）Max : Min4:1Max : Min4:1。异异异异 型：不多于型：不多于型：不多于型：不多于2 2个凹角，（尺寸比）个凹角，（尺寸比）个凹角，（尺寸比）个凹角，（尺寸比）Max : Min6:1Max : Min6:1； 或有一个或有一个或有

25、一个或有一个50507070的锐角。的锐角。的锐角。的锐角。特异型：（尺寸比）特异型：（尺寸比）特异型：（尺寸比）特异型：（尺寸比） Max : Min8:1Max : Min8:1； 或不多于或不多于或不多于或不多于4 4个凹角；个凹角；个凹角；个凹角； 或有一个或有一个或有一个或有一个30305050的锐角。的锐角。的锐角。的锐角。1.2.3 其他分类方法其他分类方法（3 3）依据形状及尺寸的不同）依据形状及尺寸的不同）依据形状及尺寸的不同）依据形状及尺寸的不同2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1.3 耐火材料生产的一般工艺过程耐火材料

26、生产的一般工艺过程不烧砖不烧砖烘烤烘烤混混合合不定型耐火材料不定型耐火材料熔铸制品熔铸制品混合混合熔融熔融浇注浇注退火处理退火处理机加工机加工混合混合熔融熔融喷吹喷吹收棉收棉除渣除渣耐火纤维耐火纤维烧成砖烧成砖烧成烧成原料原料配料配料混练混练成型成型干燥干燥破粉碎破粉碎困料困料2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1.4.1 1.4.1 历史悠久历史悠久历史悠久历史悠久 80008000年前出现了陶器；年前出现了陶器；年前出现了陶器；年前出现了陶器； 2000 2000年前有了瓷器；年前有了瓷器；年前有了瓷器；年前有了瓷器；后来，天然的原料开始

27、使用，如硅线石砖；后来，天然的原料开始使用，如硅线石砖；后来，天然的原料开始使用，如硅线石砖；后来，天然的原料开始使用，如硅线石砖； 1637 1637年，石墨粘土坩锅投入使用。年，石墨粘土坩锅投入使用。年，石墨粘土坩锅投入使用。年，石墨粘土坩锅投入使用。 我国，解放前仅有少量的耐火材料工厂，生产能力和产我国，解放前仅有少量的耐火材料工厂，生产能力和产我国，解放前仅有少量的耐火材料工厂，生产能力和产我国，解放前仅有少量的耐火材料工厂，生产能力和产品质量较低，严重依赖进口；品质量较低，严重依赖进口；品质量较低，严重依赖进口；品质量较低，严重依赖进口；1.4 耐火材料的发展耐火材料的发展2024/

28、7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1.4.2 1.4.2 中国耐火材料工业的现状与发展中国耐火材料工业的现状与发展中国耐火材料工业的现状与发展中国耐火材料工业的现状与发展 1 1）计划经济时代中国耐火材料由）计划经济时代中国耐火材料由）计划经济时代中国耐火材料由）计划经济时代中国耐火材料由3333家重点企业扶持；家重点企业扶持；家重点企业扶持；家重点企业扶持； 2 2）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发展，耐火材料行）改革开放以后，随着钢铁工业的迅速发

29、展，耐火材料行业快速发展起来；中国耐火材料产量如下表所示。业快速发展起来；中国耐火材料产量如下表所示。业快速发展起来；中国耐火材料产量如下表所示。业快速发展起来；中国耐火材料产量如下表所示。年年年年 份份份份198019801985198519901990199519952000200020022002产量，百万吨产量，百万吨产量，百万吨产量，百万吨3.823.825.465.466.756.7517.5517.559.89.811.0011.00 一方面，连铸比和技术进步导致吨钢耐火材料消耗下降；另一方一方面，连铸比和技术进步导致吨钢耐火材料消耗下降；另一方面，钢产量增加；使得面，钢产量增加

30、；使得1998年以后中国耐火材料产量稳定在年以后中国耐火材料产量稳定在1000万吨万吨左右。左右。 2002年，中国吨钢消耗耐火材料年，中国吨钢消耗耐火材料20 kg；日本；日本9 kg，美国，美国10 kg；1.4 耐火材料的发展耐火材料的发展2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1.4.3 1.4.3 存在的问题和今后的发展存在的问题和今后的发展存在的问题和今后的发展存在的问题和今后的发展 钢铁工业的竞争日趋激烈，耐火材料生产厂家面临更大的成本钢铁工业的竞争日趋激烈，耐火材料生产厂家面临更大的成本钢铁工业的竞争日趋激烈，耐火材料生产厂家面临

31、更大的成本钢铁工业的竞争日趋激烈，耐火材料生产厂家面临更大的成本压力；压力；压力；压力； 洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还要求对钢水无污染外，还要求对钢水无污染外，还要求对钢水无污染外，还要求对钢水无污染材料功能化；材料功能化；材料功能化；材料功能化； 资源与环境压力愈来愈大资源与环境压力愈来愈大资源与环境压力愈来愈大资源与环境压力愈来愈大可持续发展战略。如：矿山的管可持续发展战略。如：矿山的管可持续发展战

32、略。如：矿山的管可持续发展战略。如：矿山的管理、耐火材料的回收利用、环境友好耐火材料的使用。理、耐火材料的回收利用、环境友好耐火材料的使用。理、耐火材料的回收利用、环境友好耐火材料的使用。理、耐火材料的回收利用、环境友好耐火材料的使用。1.4 耐火材料的发展耐火材料的发展2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件第二章第二章 耐火材料的组织结构与性能耐火材料的组织结构与性能2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 各国的检验标准有所不同，由于实验室条件下的检验和实际有各国的检验标准有所不同，由于实验室

33、条件下的检验和实际有一定的差距；实验室的检验结果仅起到预测作用。一定的差距；实验室的检验结果仅起到预测作用。 俄罗斯：俄罗斯：TOCT 日日 本：本： JIS（Japanese Industrial Standards） 英英 国：国： BSI（British Standards Institution） 美美 国：国：ASTM（American Society of Testing Materials） 中中 国：国：GB第二章第二章 耐火材料的组织结构与性能耐火材料的组织结构与性能 耐火材料的性质主要包括耐火材料的性质主要包括化学化学-矿物组成、组织结构、力学性质、矿物组成、组织结构、力学

34、性质、热学性质及高温使用性质等热学性质及高温使用性质等。根据这些性质可以根据这些性质可以预测预测耐火材料在高耐火材料在高温环境下的使用情况。同样地，温环境下的使用情况。同样地，通常也要根据热工设备的通常也要根据热工设备的工作性质工作性质与与操作环境操作环境，来研制、设计、生产或选择能适应操作环境、满足使，来研制、设计、生产或选择能适应操作环境、满足使用要求的耐火材料用要求的耐火材料。 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件材料的显微结构系指在显微镜下所能观察到的组织结构，其内容通常材料的显微结构系指在显微镜下所能观察到的组织结构，其内容通常包括

35、：物相的种类；各相的含量、形状、大小、分布状况（即各相之间包括：物相的种类；各相的含量、形状、大小、分布状况（即各相之间的空间分布即取向关系）等。的空间分布即取向关系）等。2.1 2.1 耐火材料的组织结构耐火材料的组织结构耐火材料的组织结构耐火材料的组织结构2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件所以，从微观上看，耐火材料是由主晶相和基质两部分组成的多相所以，从微观上看，耐火材料是由主晶相和基质两部分组成的多相系统。所谓系统。所谓“基质基质”，是指填充于主晶相之间的物质，或者说是除主晶，是指填充于主晶相之间的物质，或者说是除主晶相以外的物质，它

36、包括玻璃相和次晶相。相以外的物质，它包括玻璃相和次晶相。耐火材料的显微组织结构：耐火材料的显微组织结构：耐火材料的显微组织结构：耐火材料的显微组织结构：主晶相主晶相基质基质a:由硅酸盐（硅酸盐晶体由硅酸盐（硅酸盐晶体和和玻璃体）结合物胶结主晶相颗粒的组织结构。玻璃体）结合物胶结主晶相颗粒的组织结构。b:由晶体由晶体(次晶相次晶相)直接结合主晶相颗粒的组织结构。直接结合主晶相颗粒的组织结构。2.1 2.1 耐火材料的显微结构耐火材料的显微结构耐火材料的显微结构耐火材料的显微结构2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件因此，绝大多数耐火材料按其矿物组

37、成的属性可以分为两类：一类因此，绝大多数耐火材料按其矿物组成的属性可以分为两类：一类是同时含有晶相和玻璃相的制品，如粘土砖、硅砖、高铝砖等，具有是同时含有晶相和玻璃相的制品，如粘土砖、硅砖、高铝砖等，具有a型型的显微组织结构，基质由一些细晶和玻璃相构成（的显微组织结构，基质由一些细晶和玻璃相构成（陶瓷结合制品陶瓷结合制品）。）。直接结合结构类型（直接结合结构类型（b）的制品的高温使用性能（高温力学强度、）的制品的高温使用性能（高温力学强度、热震稳定性、抗渣性等）要比热震稳定性、抗渣性等）要比a型结构的制品好得多。型结构的制品好得多。主晶相主晶相基质基质2.1 2.1 耐火材料的显微结构耐火材料

38、的显微结构耐火材料的显微结构耐火材料的显微结构另一类是仅含晶相的耐火制品，其基质由细晶粒构成，如镁砖、铬镁砖另一类是仅含晶相的耐火制品，其基质由细晶粒构成，如镁砖、铬镁砖等碱性耐火材料。后者具有等碱性耐火材料。后者具有b型的显微组织结构型的显微组织结构, 也称为也称为“直接结合制品直接结合制品”。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件从宏微观上看，耐火材料是由固相（包括晶相和玻璃相）与气孔两部从宏微观上看，耐火材料是由固相（包括晶相和玻璃相）与气孔两部分组成的非均质体。其中各种形状和大小的气孔与固相之间的宏观关系分组成的非均质体。其中各种形状和

39、大小的气孔与固相之间的宏观关系（数量、分布情况等）构成了材料的宏观组织结构。（数量、分布情况等）构成了材料的宏观组织结构。耐火制品中的气孔类型：耐火制品中的气孔类型：1封闭气孔；封闭气孔；2开口气孔；开口气孔；3贯通气孔贯通气孔2.1 2.1 耐火材料的显微结构耐火材料的显微结构耐火材料的显微结构耐火材料的显微结构2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（1 1）气孔率）气孔率）气孔率）气孔率（2 2）吸水率）吸水率）吸水率）吸水率 （3 3）体积密度）体积密度）体积密度）体积密度 （4 4）真密度与真比重）真密度与真比重）真密度与真比重）真密度

40、与真比重（5 5）透气度）透气度）透气度）透气度2.2 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质2.2.1 2.2.1 耐火材料的密度、气孔率与透气性耐火材料的密度、气孔率与透气性耐火材料的密度、气孔率与透气性耐火材料的密度、气孔率与透气性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（一）（一） 气孔率气孔率材料中的气孔类型材料中的气孔类型开口气孔开口气孔贯通气孔贯通气孔1.2.气孔率大小、气孔形状及分布状态对材料性能的影响气孔率大小、气孔形状及分布状态对材料性能的影响真气孔率真气孔率=(总气孔率）总气孔率）V1+V2V0100%显气孔率显气孔率

41、=(开口气孔率）开口气孔率）V1V0100%V0:制品总体积制品总体积V1:制品中的开放气孔体积制品中的开放气孔体积V2:制品中的封闭气孔体积制品中的封闭气孔体积2.2 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质开放气孔开放气孔封闭气孔封闭气孔3. 气孔率：气孔率：2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（一）（一） 气孔率气孔率 在一般情况下在一般情况下, , 开放气孔体积占总体积的绝大多数，封闭气孔很开放气孔体积占总体积的绝大多数，封闭气孔很少且难以直接测定，故常采用显气孔率来表征制品的致密程度。少且难以直接测定，故常采用显气孔率来表征制品

42、的致密程度。2.2 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质（二）（二） 吸水率吸水率 吸水率实际上是反映制品中开放气孔量的一个技术指标。由于吸水率实际上是反映制品中开放气孔量的一个技术指标。由于其便于测定，在生产中常被采用于表征原料或制品的烧结程度。烧其便于测定，在生产中常被采用于表征原料或制品的烧结程度。烧结良好的制品或原料，其吸水率应很低。结良好的制品或原料，其吸水率应很低。测定吸水率的意义：测定吸水率的意义：判断原料或制品质量的好坏、烧结与否、是否判断原料或制品质量的好坏、烧结与否、是否致密。同时可以预测耐火材料的抗渣性、透气性能和热震稳定性能。致密。同时可以预测耐火材料的抗渣性、

43、透气性能和热震稳定性能。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件G1:制品中开放气孔吸满的水重量制品中开放气孔吸满的水重量G:制品的干燥质量制品的干燥质量吸水率的定义：吸水率的定义：制品中全部开放气孔吸满水的重量与制品的制品中全部开放气孔吸满水的重量与制品的干燥质量之比。干燥质量之比。气孔率和吸水率指标都只能反映制品中的气孔体积的大小，气孔率和吸水率指标都只能反映制品中的气孔体积的大小，而不能反映气孔的大小、形状和分布状态。而不能反映气孔的大小、形状和分布状态。2.2 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质G1G100%吸水率吸水率=202

44、4/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（三）（三） 体积密度体积密度2.体积密度也是反映制品致密程度的一个主要指标。它实体积密度也是反映制品致密程度的一个主要指标。它实际上是制品中的气孔体积量和矿物组成的综合反映。当制品际上是制品中的气孔体积量和矿物组成的综合反映。当制品的化学矿物组成一定时，体积密度越大，则意味着制品的烧的化学矿物组成一定时，体积密度越大，则意味着制品的烧结程度越高。结程度越高。体积密度体积密度=GV（g/cm3）G:制品干燥质量制品干燥质量V:制品的总体积制品的总体积1.体积密度的定义：体积密度的定义：制品的干燥质量与其总体积之比

45、，即单制品的干燥质量与其总体积之比，即单位体积的质量（位体积的质量（g/cm3）。）。2.2 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件体积密度与制品性能的关系：力学性能、热学性能（导体积密度与制品性能的关系：力学性能、热学性能（导热性、热容）热性、热容）（g/cm3）（四）（四） 真密度真密度定义：不包括气孔在内的制品单位体积的质量（定义：不包括气孔在内的制品单位体积的质量（g/cm3）。）。V:制品总体积制品总体积V1:制品中的开放气孔体积制品中的开放气孔体积V2:制品中的封闭气孔体积制品中的封闭气孔

46、体积2.2 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质GV（V1+V2）真密度真密度=2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（五）透气度（五）透气度 透透气气度度是是表表示示气气体体通通过过耐耐火火制制品品难难易易程程度度的的特特征征值值，其其物物理理意意义义是是在在一定时间内和一定压差下透过一定断面和厚度的试样的气体量：一定时间内和一定压差下透过一定断面和厚度的试样的气体量：式中：式中：Q 为气体透过的数量（升）；为气体透过的数量（升）； d 为式样的厚度（米）；为式样的厚度（米）； A 为试样的横截面积（平方米）；为试样的横截面积（平方米

47、）； t 为气体透过时间（小时）；为气体透过时间（小时）； P1-P2 为试样两端气体压力差（毫米水柱）；为试样两端气体压力差（毫米水柱）； K 为透气度系数，也称透气率（升为透气度系数，也称透气率（升米米/米米2毫米水柱毫米水柱小时）小时） 2.2 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质显然，透气度与制品中的气孔数量、大小、形状及分布状态（开放态显然，透气度与制品中的气孔数量、大小、形状及分布状态（开放态或封闭态）有关。或封闭态）有关。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（五）透气度（五）透气度另外，气体的透过量与其粘度也有关另外，气

48、体的透过量与其粘度也有关透过量透过量Q与气体粘度与气体粘度 成成反比。而气体粘度通常随温度升高而增大，因此，反比。而气体粘度通常随温度升高而增大，因此，Q 将随温度的将随温度的升高而减小。为此，引入升高而减小。为此，引入“绝对透气度系数绝对透气度系数” 或或 “绝对透气率绝对透气率”,它与它与K的关系如下：的关系如下：通常，耐火材料的透气性用其透气度系数通常，耐火材料的透气性用其透气度系数 K 来衡量：来衡量：K=(P1P2) A tQd = K式中式中 为透过气体的粘度。为透过气体的粘度。 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 耐耐火火材材

49、料料的的力力学学性性质质是是指指制制品品在在不不同同条条件件下下的的强强度度、弹弹性性模模量量、断断裂裂韧韧性性等等物物理理指指标标，表表征征了了耐耐火火材材料料抵抵抗抗外力造成的形变和应力而不破坏的能力外力造成的形变和应力而不破坏的能力。 耐火材料的力学性质通常包括耐压强度、抗折强度、耐火材料的力学性质通常包括耐压强度、抗折强度、扭转强度、耐磨性、弹性模量及高温蠕变性等。扭转强度、耐磨性、弹性模量及高温蠕变性等。 2.2 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质2.2.2 2.2.2 耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质2024/7/222024/7/

50、22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（一）弹性模量与泊松比（一）弹性模量与泊松比 材料在其弹性范围内，在荷载材料在其弹性范围内，在荷载（应力）作用下产生变形（应力）作用下产生变形（应（应变），当荷载去除后，材料仍恢复原来的形状和尺寸，此时应力和变），当荷载去除后，材料仍恢复原来的形状和尺寸，此时应力和应变的比值称为应变的比值称为弹性模量弹性模量，也称，也称杨氏模量杨氏模量。E 亦即材料在应力作用亦即材料在应力作用下发生弹性变形时的应力与应变之比，它表示了材料抵抗变形的能下发生弹性变形时的应力与应变之比，它表示了材料抵抗变形的能力：力： 式中：式中：E 弹性模量；弹性模量；

51、材料所受应力；材料所受应力； 材料相对长度变化。材料相对长度变化。 2.2.2 2.2.2 耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 材料的弹性模量材料的弹性模量 E 在一定条件下是一个定值，即与外力的大小在一定条件下是一个定值，即与外力的大小无关，属于材料的固有力学性质。从上式可以看出，材料的弹性模无关，属于材料的固有力学性质。从上式可以看出，材料的弹性模量愈大，在相同的应力下应变愈小量愈大，在相同的应力下应变愈小 (即弹性愈小即弹性愈小)。2.2.2 2.2.2 耐火材料

52、的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质 弹弹性性模模量量是是材材料料的的重重要要弹弹性性力力学学参参数数，它它是是材材料料中中原原子子间间结结合合（键键合合）强强度度的的反反映映。键键合合愈愈强强，使使得得原原子子间间距距增增大大所所需需的的应应力力愈愈大，因而材料的弹性模量就较高。大，因而材料的弹性模量就较高。 所以，弹性模量的大小是衡量材料在弹性范围内受到应力破坏之所以，弹性模量的大小是衡量材料在弹性范围内受到应力破坏之前所产生的应变量，在很大程度上反映了材料的结构特征。弹性模前所产生的应变量，在很大程度上反映了材料的结构特征。弹性模量小的材料可以允许有较大的应变

53、而不破坏，反之允许的应变量就量小的材料可以允许有较大的应变而不破坏，反之允许的应变量就小，因此弹性模量与材料由于温度梯度造成的热应力有直接的关系，小，因此弹性模量与材料由于温度梯度造成的热应力有直接的关系，也就对材料的热震稳定性有直接的影响。一般地，材料的弹性模量也就对材料的热震稳定性有直接的影响。一般地，材料的弹性模量与其热震稳定性呈反比关系。与其热震稳定性呈反比关系。 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 泊松比泊松比 是指材料在拉伸试验中，由均匀分布的纵向应力所引起是指材料在拉伸试验中，由均匀分布的纵向应力所引起的所产生的横向应变的所产

54、生的横向应变A与纵向应变与纵向应变 L之比：之比： 2.2.2 2.2.2 耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质 = L- A 泊松比泊松比 也叫横向变形系也叫横向变形系数，它是反映材料横向变数，它是反映材料横向变形的弹性常数。大多数无形的弹性常数。大多数无机材料的机材料的 值介于值介于 0.20.25。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（二）耐压强度（二）耐压强度 耐火材料的耐压强度包括常温耐压强度和高温耐压强度，分别是指耐火材料的耐压强度包括常温耐压强度和高温耐压强度，分别是指常温和高温条件下，耐火材

55、料单位面积上所能承受的最大压力，以牛常温和高温条件下，耐火材料单位面积上所能承受的最大压力，以牛顿顿/毫米毫米2（或（或MPa）表示。可按下式计算：）表示。可按下式计算： 式中式中 S 耐火制品的耐压强度，单位：耐火制品的耐压强度，单位：MPa； P 试样破坏时所承受的极限压力，试样破坏时所承受的极限压力，N； A 试样承受载荷的面积，试样承受载荷的面积，mm2。 2.2.22.2.2耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质S压压=PA(MPa)PA2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（三）抗折强度（三）抗折强

56、度 耐火材料的抗折强度包括常温抗折强度和高温抗折强度，分别耐火材料的抗折强度包括常温抗折强度和高温抗折强度，分别是指常温和高温条件下，耐火材料单位截面积上所能承受的极限弯是指常温和高温条件下，耐火材料单位截面积上所能承受的极限弯曲应力，以牛顿曲应力，以牛顿/毫米毫米2（或（或MPa）表示。它表征的是材料在常温或高）表示。它表征的是材料在常温或高温条件下抵抗弯矩的能力，采用温条件下抵抗弯矩的能力，采用三点弯曲法三点弯曲法测量时，可按下式计算：测量时，可按下式计算： 式中：式中： R 抗折强度，抗折强度，N/mm2（MPa）；）； W 试样断裂时所施加的最大载荷，试样断裂时所施加的最大载荷，N；

57、l 试样底面两支撑点之间的距离，试样底面两支撑点之间的距离，mm； b 上刀口部位试样的宽度，上刀口部位试样的宽度，mm； d 上刀口部位试样的厚度上刀口部位试样的厚度mm。 2.2.2 2.2.2 2.2.2 2.2.2 耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质bWLd2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 常常温温耐耐压压强强度度指指标标通通常常可可以以反反映映生生产产中中工工艺艺制制度度的的变变动动。高高的的常常温温耐耐压压强强度度表表明明制制品品的的坯坯料料加加工工质质量量、成成型型坯坯体体结结构构的的均

58、均一一性性及及砖砖体体烧烧结结情情况况良良好好。因因此此，常常温温耐耐压压强强度度也也是是检检验验现现行行工工艺艺状况和制品均一性的可靠指标。状况和制品均一性的可靠指标。 耐火材料的高温耐压强度则反映了耐火材料在高温下结合耐火材料的高温耐压强度则反映了耐火材料在高温下结合状态的变化。特别是加入一定数量结合剂的耐火可塑料和浇注料，状态的变化。特别是加入一定数量结合剂的耐火可塑料和浇注料，由于温度升高，结合状态发生变化时，高温耐压强度的测定更为由于温度升高，结合状态发生变化时，高温耐压强度的测定更为有用。有用。 2.2.2 2.2.2 2.2.2 2.2.2 耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐

59、火材料的力学性质耐火材料的力学性质 耐火材料在使用时很少由于常温下的静荷重而破坏。但是，耐火材料在使用时很少由于常温下的静荷重而破坏。但是，由于常温耐压强度和抗折强度可以反映制品的烧结程度、耐磨性，由于常温耐压强度和抗折强度可以反映制品的烧结程度、耐磨性，以及组织结构情况，而且它们的测定也简单易行，因此，实际生以及组织结构情况，而且它们的测定也简单易行，因此，实际生产中，产中，常温耐压强度和抗折强度是常测的两项指标。常温耐压强度和抗折强度是常测的两项指标。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（四）断裂韧性（四）断裂韧性 韧性是指材料在塑性变形

60、和断裂的全过程中吸收能量的能力，韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，是材料强度和塑性的综合表现。是材料强度和塑性的综合表现。 衡量材料韧性的力学性能指标称之为韧度。我们考察较多的衡量材料韧性的力学性能指标称之为韧度。我们考察较多的是材料的冲击韧性和断裂韧性，与之对应的力学性能指标为冲是材料的冲击韧性和断裂韧性，与之对应的力学性能指标为冲击韧度（击韧度（k）和断裂韧度（）和断裂韧度（KIC）。）。2.2.2 2.2.2 2.2.2 2.2.2 耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质耐火材料的力学性质 冲击韧性是用来评价材料在冲击载荷作用下的脆断倾向的，冲击韧性是

61、用来评价材料在冲击载荷作用下的脆断倾向的，它是指材料在冲击加载下吸收塑性变形功和断裂功的能力。它是指材料在冲击加载下吸收塑性变形功和断裂功的能力。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 材料内部的裂纹往往会导致材料发生低应力脆断，针对这种材料内部的裂纹往往会导致材料发生低应力脆断，针对这种材料内部的裂纹往往会导致材料发生低应力脆断，针对这种材料内部的裂纹往往会导致材料发生低应力脆断，针对这种情况，通常采用断裂韧度情况，通常采用断裂韧度情况，通常采用断裂韧度情况，通常采用断裂韧度K KIC IC （或称断裂韧性）来评定。（或称断裂韧性）来评定。（

62、或称断裂韧性）来评定。（或称断裂韧性）来评定。 K KICIC是对材料抵抗裂纹失稳扩展的能力的度量，反映了材料抵抗低是对材料抵抗裂纹失稳扩展的能力的度量，反映了材料抵抗低是对材料抵抗裂纹失稳扩展的能力的度量，反映了材料抵抗低是对材料抵抗裂纹失稳扩展的能力的度量，反映了材料抵抗低应力脆断的能力。应力脆断的能力。应力脆断的能力。应力脆断的能力。 KIC=Yca1/2Y-Y-与裂纹形状及加载方式有关的量c c- 裂纹失稳扩展的应力，即断裂应力a -a -材料内部裂纹长度的一半（四）断裂韧性（四）断裂韧性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件影响材料强

63、度与韧性的因素：影响材料强度与韧性的因素：影响材料强度与韧性的因素：影响材料强度与韧性的因素： 1 1）气孔率（体积密度）气孔率（体积密度）气孔率（体积密度）气孔率（体积密度） P - P - 气孔率气孔率f f- - 材料断裂强度材料断裂强度0 0 - - 气孔率为气孔率为 0 0 时的强度时的强度（四）断裂韧性（四）断裂韧性f = 0 exp (-nP)2 2）材料的化学矿物组成与显微结构）材料的化学矿物组成与显微结构）材料的化学矿物组成与显微结构）材料的化学矿物组成与显微结构 f = 0 + KI/d1/2例如，晶粒大小对材料的强度与断裂韧性有明显影响：例如，晶粒大小对材料的强度与断裂韧

64、性有明显影响： f f- - 材料断裂强度材料断裂强度 d - - 晶粒尺寸晶粒尺寸 K KI 与材料有关的常数与材料有关的常数2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（五）硬度（五）硬度 测量方法：静载压入法测量方法：静载压入法测量方法：静载压入法测量方法：静载压入法 根据压头和载荷的不同，主要有布氏硬度根据压头和载荷的不同，主要有布氏硬度根据压头和载荷的不同，主要有布氏硬度根据压头和载荷的不同，主要有布氏硬度(HB)(HB)、洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度(HR)(HR)和维氏硬度和维氏硬度和维氏硬度和维氏硬度 (HV) (HV) 等。等。

65、等。等。概念：概念：硬度反映了材料表面抵抗其他硬物压入的能力。硬度反映了材料表面抵抗其他硬物压入的能力。 意义：意义：硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，与强度、耐磨性以及工艺性能往往存在一定对变化，与强度、耐磨性以及工艺性能往往存在一定对应关系。应关系。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（五）硬度（五）硬度布氏硬度布氏硬度布氏硬度布氏硬度(HB)(HB)：概念：将一定直径的淬火钢球或硬质合金球，在规定载荷下压入被概念：将一定直径的淬火钢球或硬质合金球，在规定载荷下压入被测材料的表面，并保持

66、一定时间，然后卸除载荷，以材料表面球形测材料的表面，并保持一定时间，然后卸除载荷，以材料表面球形压痕单位面积上所承受载荷的大小来表示被测金属材料的硬度。压痕单位面积上所承受载荷的大小来表示被测金属材料的硬度。布氏硬度计布氏硬度计2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（五）硬度（五）硬度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度(HR)(HR)：概念：用锥顶角概念：用锥顶角120的金刚石圆锥体或淬火钢球作为压头，在一定的金刚石圆锥体或淬火钢球作为压头，在一定试验力的作用下，将压头压入试样表面，经规定的保持时间后，卸试验力的作用下，将压头压入试样表面，经规定

67、的保持时间后，卸除试验力，根据残余压痕深度计算被测材料的硬度。洛氏硬度值可除试验力，根据残余压痕深度计算被测材料的硬度。洛氏硬度值可直接从硬度计读取。直接从硬度计读取。h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度测试示意图2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件常用的三种洛氏硬度的试验条件及应用范围常用的三种洛氏硬度的试验条件及应用范围常用的三种洛氏硬度的试验条件及应用范围常用的三种洛氏硬度的试验条件及应用范围硬度硬度硬度硬度符号符号符号符号压头压头压头压头类型类型类型类型总实验力总实验力总实验力总实验力F/kNF/kN硬度值硬度值硬度值硬度值有效范围有

68、效范围有效范围有效范围应用举例应用举例应用举例应用举例HRAHRA120120金刚石金刚石金刚石金刚石圆锥体圆锥体圆锥体圆锥体0.58840.588470857085硬质合金硬质合金硬质合金硬质合金, ,表面淬硬层表面淬硬层表面淬硬层表面淬硬层, ,渗碳层渗碳层渗碳层渗碳层HRBHRB1.588mm1.588mm钢球钢球钢球钢球0.98070.98072510025100非铁金属非铁金属非铁金属非铁金属, ,退火退火退火退火, ,正火正火正火正火钢钢钢钢HRCHRC120120金刚石金刚石金刚石金刚石圆锥体圆锥体圆锥体圆锥体1.47111.471120672067淬火淬火淬火淬火, ,调质调质

69、调质调质钢等钢等钢等钢等 HRC10HBS2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（五）硬度（五）硬度维氏硬度维氏硬度维氏硬度维氏硬度(HV)(HV)：维氏硬度的试验原理与布氏硬度相同，但维氏硬度试验是用两面夹维氏硬度的试验原理与布氏硬度相同，但维氏硬度试验是用两面夹角为角为136的金刚石四棱锥体作为压头。试验时测出压痕对角线长度的金刚石四棱锥体作为压头。试验时测出压痕对角线长度并计算出压痕的表面积并计算出压痕的表面积 A，以，以 F/A 的数值表示维氏硬度值。的数值表示维氏硬度值。 维氏硬度载荷小，压痕深度维氏硬度载荷小，压痕深度浅，适应于测量

70、较薄的材料浅，适应于测量较薄的材料或表面硬化层的硬度，所以或表面硬化层的硬度，所以维氏硬度广泛用来测定金属维氏硬度广泛用来测定金属镀层、薄片金属以及化学热镀层、薄片金属以及化学热处理后的表面硬度。处理后的表面硬度。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件压痕面积大，能反映较大范围的组压痕面积大，能反映较大范围的组成的平均性能，数据稳定，准确，成的平均性能，数据稳定，准确，重复性强重复性强布氏硬度布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度维氏硬度维氏硬度优优 点点 缺缺 点点硬度值可直接读出，简便，压痕硬度值可直接读出，简便，压痕小，可在关键表面进行实验。小，可在关

71、键表面进行实验。代表性差代表性差压痕清晰，数据准确可靠，载荷压痕清晰，数据准确可靠，载荷小，压痕浅，适合薄件、表面层，小，压痕浅，适合薄件、表面层，且软硬材料均适用，范围广。且软硬材料均适用，范围广。硬度值测定麻烦硬度值测定麻烦压痕直径测量麻烦，压痕直径测量麻烦，不适于成品、薄件不适于成品、薄件2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（五）耐磨性（五）耐磨性实际上，测定耐火材料的硬度没有多大意义，耐火材料的耐磨性更实际上，测定耐火材料的硬度没有多大意义，耐火材料的耐磨性更具实际意义。具实际意义。耐磨性耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，常用磨损率表示

72、：是材料表面抵抗磨损的能力，常用磨损率表示：A A - - 材料的磨损量，材料的磨损量，cmcm3 3D - - 材料的体积密度材料的体积密度M1、 M2 - - 磨损实验前后的质量磨损实验前后的质量 A = M1 M2D2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件2.2.3 耐火材料的热学性质耐火材料的热学性质 （一）热容（一）热容2.讨论热容讨论热容的意义：的意义：在烘、冷窑（炉）时，筑体材料的热容会影响窑炉体的升在烘、冷窑（炉）时，筑体材料的热容会影响窑炉体的升（降）温速度；（降）温速度；筑体材料的热容直接影响着窑炉体的蓄热量。筑体材料的热容直

73、接影响着窑炉体的蓄热量。3.影响影响的因素：的因素：材料的化学组成材料的化学组成温度温度T：耐火材料的热容一般：耐火材料的热容一般随随T升高而增大。升高而增大。1.概念：常压条件下，加热单位质量的物质使之温度升高概念：常压条件下，加热单位质量的物质使之温度升高1所需要的热量，单位：所需要的热量，单位：KJ/kg2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件2.2.3 耐火材料的热学性质耐火材料的热学性质 （一）热容（一）热容 工程上所用的工程上所用的平均热容平均热容是指从温度是指从温度T T1 1到到T T2 2所吸收的所吸收的热量的平均值。平均热容是

74、比较粗略的，温度范围越大，热量的平均值。平均热容是比较粗略的，温度范围越大，精度越差，应用时要特别注意使用的温度范围。精度越差，应用时要特别注意使用的温度范围。 物质的热容与温度有关，对于大多数氧化物与碳物质的热容与温度有关，对于大多数氧化物与碳化物而言，它们的热容随温度升高而增大：化物而言，它们的热容随温度升高而增大：Cp = a + bT + cT-22024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（二）热导率（二）热导率 1）概念：耐火材料的导热率是指单位温度梯度下，单位时间）概念：耐火材料的导热率是指单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热

75、量。用内通过单位垂直面积的热量。用表示：表示： 其中：其中： 导热率，单位：焦尔导热率，单位：焦尔/米米秒秒K（W/mK）；）； Q t时间沿时间沿x轴方向穿过轴方向穿过F截面上的热量（焦耳）；截面上的热量（焦耳）； 沿沿x轴方向的温度梯度（轴方向的温度梯度（Km-1）。）。2.2.3 耐火材料的热学性质耐火材料的热学性质 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（二）热导率（二）热导率2. 2. 讨论讨论 的意义：的意义： 是窑炉结构设计的重要依据是窑炉结构设计的重要依据涉及窑炉的保温节能设计；涉及窑炉的保温节能设计； 影响着材料（窑炉）的抗热

76、震性：影响着材料（窑炉）的抗热震性： E E t t t 1/3. 3. 影响影响 的因素：的因素： 材料的化学组成：通常材料的化学组成越复杂（多），其材料的化学组成：通常材料的化学组成越复杂（多），其越小。越小。 矿物晶体结构：晶体结构越复杂的材料，其矿物晶体结构：晶体结构越复杂的材料，其也越小。如也越小。如MgAlMgAl2 2O O4 4 的的比比 MgOMgO和和 AlAl2 2O O3 3 的的都小。都小。 温度温度T T：大部分耐火材料的：大部分耐火材料的 随随T T升高而增大，即升高而增大，即d d/dT/dT0; 0; 但但有些材料则相反，有些材料则相反， d d/dT/dT0

77、 0。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 膨膨胀胀系系数数是是指指耐耐火火材材料料由由室室温温加加热热至至试试验验温温度度的的区区间间内内，温温度度每升高每升高1，试样体积或长度的，试样体积或长度的相对变化率相对变化率。 （三）热膨胀（三）热膨胀1）概念：耐火材料的体积或长度随着温度的升高而增大）概念：耐火材料的体积或长度随着温度的升高而增大的物理性质称为热膨胀。的物理性质称为热膨胀。 体积密度：气孔的存在总是降低材料的热导率，故体积密度增大体积密度：气孔的存在总是降低材料的热导率，故体积密度增大时，材料的时，材料的 也增大；反之亦然。故轻

78、质材料一般都可用作保温材料。也增大；反之亦然。故轻质材料一般都可用作保温材料。3. 影响热导率影响热导率 的因素：的因素： 材料中的气孔形状、大小、分布状态对材料中的气孔形状、大小、分布状态对也有影响。一般说来，也有影响。一般说来，开口气孔（尤其是贯通气孔）和大气孔会使材料的开口气孔（尤其是贯通气孔）和大气孔会使材料的 增大。增大。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 体积膨胀系数：体积膨胀系数： -1 3 3） 热膨胀性的表示方法热膨胀性的表示方法线膨胀系数：线膨胀系数： -1材料的热膨胀系数是温度材料的热膨胀系数是温度t的函数，不是一个定

79、值。的函数，不是一个定值。（三）热膨胀（三）热膨胀 2）意义：）意义：窑炉结构设计的重要参数（依据）；为什么留膨胀缝？窑炉结构设计的重要参数（依据）；为什么留膨胀缝？可间接判断耐材热震稳定性能。可间接判断耐材热震稳定性能。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件2.2.3 耐火材料的热学性质耐火材料的热学性质 3 3） 热膨胀性的表示方法热膨胀性的表示方法平均体积膨胀系数：平均体积膨胀系数：V2V1V1(t2t1)=VV1 t(1/)= 平均线膨胀系数：平均线膨胀系数：L2L1L1(t2t1)=LL1 t(1/)=L L1 1、V V1 1 温度

80、温度t t1 1时的试样长度或体积；时的试样长度或体积；L L2 2、V V2 2 温度温度t t2 2时的试样长度或体积；时的试样长度或体积；2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（三）热膨胀（三）热膨胀）影响热膨胀性的因素影响热膨胀性的因素物质的内部结构：通常结构紧密的物质的内部结构：通常结构紧密的（）值较大。如石英晶体）值较大。如石英晶体=1210-6/；石英玻璃；石英玻璃=0.510-6/。物质的化学矿物组成（键强）：通常碱性耐火材料物质的化学矿物组成（键强）：通常碱性耐火材料（）中）中性耐火材料性耐火材料（）酸性耐火材料酸性耐火材料（

81、）5）材料的热膨胀性）材料的热膨胀性（）与其热震稳定性的关系）与其热震稳定性的关系材料因温度变化会在内部产生热应力材料因温度变化会在内部产生热应力：E:材料的弹性模量材料的弹性模量t:材料内外表的温差材料内外表的温差 E t 环境温度：通常环境温度：通常 （） f (t) ，成正比。，成正比。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 （1 1）耐火度）耐火度）耐火度）耐火度 （2 2）荷重软化温度）荷重软化温度）荷重软化温度）荷重软化温度 （3 3）高温蠕变）高温蠕变）高温蠕变）高温蠕变 （4 4）高温体积稳定性）高温体积稳定性）高温体积稳定性）

82、高温体积稳定性 （5 5）热震稳定性）热震稳定性）热震稳定性）热震稳定性 （6 6）抗渣性）抗渣性）抗渣性）抗渣性 耐耐火火材材料料制制品品在在各各种种不不同同的的窑窑炉炉中中服服役役时时，长长期期处处于于高高温温状状态态下下。耐耐火火材材料料耐耐高高温温的的性性质质好好坏坏能能否否满满足足各各类类窑窑炉炉工工作作条条件件的的要要求求，是是材材料料选选用用的的重重要要依依据据，因因此此耐耐火火制制品品的的高高温温性性质质也也是最重要的基本性质。是最重要的基本性质。 2.3 耐火材料的高温使用性质耐火材料的高温使用性质2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构

83、与性质课件（一）耐火度（一）耐火度2.3 耐火材料的高温使用性质耐火材料的高温使用性质a.概念概念：材料在自重作用情况下，抵抗高温作用而不破坏：材料在自重作用情况下，抵抗高温作用而不破坏b. 的能力（最高温度）。的能力（最高温度）。b. 表征方法：表征方法：abc试锥在不同阶段的弯倒情况试锥在不同阶段的弯倒情况a：熔融开始前；：熔融开始前；b: 在相当于耐火度的在相当于耐火度的温度下；温度下；c: 在高于耐火度的温度下在高于耐火度的温度下c. 影响因素：影响因素：主要是化学主要是化学组成（成（铝硅硅比、比、铁与碱氧化物含量）与碱氧化物含量）、实验条件（如升温速条件（如升温速度、炉内气氛、度、炉

84、内气氛、试锥安安装装倾斜程度等）。斜程度等）。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 耐耐火火材材料料达达到到耐耐火火度度时时实实际际上上已已不不具具有有机机械械强强度度了了，因因此此耐耐火火度度的的高高低低与与材材料料的的允允许许使使用用温温度度并并不不等等同同，也也就就是是说说耐耐火火度度不不是是材材料料的的使使用用温温度度上上限限，只只有有综综合合考考虑虑材材料料的的其其它它性性能能和和使使用用条条件件，才才能能作作为为合合理理选选用用耐耐火火材材料料的的参参考考依依据据。以以镁镁砖砖为为例例，其其耐耐火火度度高高达达2000以上，但允许

85、使用温度大大低于耐火度。以上，但允许使用温度大大低于耐火度。 耐火度的意义耐火度的意义：评价原料纯度和难熔程度：评价原料纯度和难熔程度 （一）耐火度（一）耐火度一些耐火材料的耐火度：一些耐火材料的耐火度： 粘土砖：粘土砖：161016101750 1750 硅硅 砖：砖：169016901730 1730 高铝砖：高铝砖：177017702000 2000 镁镁 砖：砖： 2000 2000 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（二）（二）荷重软化温度荷重软化温度2.3 耐火材料的高温使用性质耐火材料的高温使用性质1.概念：概念：在一定外加荷

86、重情况下，材料抵抗高温作用而不破坏的在一定外加荷重情况下，材料抵抗高温作用而不破坏的性质。其表示形式也是一个温度值。性质。其表示形式也是一个温度值。高温荷软温度是耐火材料的一个极其重要的性能指标，它在一高温荷软温度是耐火材料的一个极其重要的性能指标，它在一定程度上反映了制品在与其使用条件下相仿的条件下的结构强度定程度上反映了制品在与其使用条件下相仿的条件下的结构强度与变形情况。与变形情况。2.测定方法：测定方法：按规定制样，安置于炉中并施加一定荷重（通常是按规定制样，安置于炉中并施加一定荷重（通常是200KPa），按一定速率均匀连续地升温，分别测定试样被压缩），按一定速率均匀连续地升温，分别测

87、定试样被压缩0.6%、4%和和40%时的温度，并获得试样的温度时的温度，并获得试样的温度变形曲线。变形曲线。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件2.测定方法：测定方法：试样尺寸：试样尺寸：3650或或5050外加荷重：外加荷重：200KPa200KPa（二）（二）荷重软化温度荷重软化温度-0.6%各种耐火材料的荷重变形曲线各种耐火材料的荷重变形曲线1-高铝砖高铝砖(Al2O3 70%)；2-硅砖；硅砖；3-镁砖；镁砖；4-粘土砖粘土砖；5-半硅砖；半硅砖；6-粘土砖粘土砖 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料

88、组成结构与性质课件3.影响荷重软化温度的因素影响荷重软化温度的因素材料的化学矿物组成。材料的化学矿物组成。材料的显微组织结构：致密程度、晶相含量、晶界数量、玻璃材料的显微组织结构：致密程度、晶相含量、晶界数量、玻璃相的组成及含量等。相的组成及含量等。实验条件：升温速度、气氛、炉内温度的均匀性等。实验条件：升温速度、气氛、炉内温度的均匀性等。 测定荷软的意义：测定荷软的意义：可以作为确定材料最高使用温度的参考。可以作为确定材料最高使用温度的参考。几个定义：几个定义：(i)压缩压缩0.6%（0.3mm）时的温度：）时的温度：荷重软化开始温度荷重软化开始温度Ts，即通称的，即通称的“荷软温度荷软温度

89、”。(ii)压缩压缩40%（20mm）时的温度：）时的温度：荷重软化终止温度荷重软化终止温度Te，即通称的，即通称的“坍塌温度坍塌温度”。（二）荷重软化温度（二）荷重软化温度2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（三）高温蠕变性能（三）高温蠕变性能 耐耐火火材材料料的的高高温温蠕蠕变变性性能能是是指指在在某某一一恒恒定定的的温温度度以以及及固固定定载载荷荷下下，材材料料的的形形变变与与时时间间的的关关系系。根根据据施施加加荷荷重重形形式式的的不不同同可可分分如如高高温温压压缩缩蠕蠕变变、高高温温拉拉伸伸蠕蠕变变、高高温温抗抗折折蠕蠕变变等等。由

90、由于于高高温温压压缩缩与与高高温温抗抗折蠕变较易测定，故应用较多。折蠕变较易测定，故应用较多。我国通常采用压缩蠕变我国通常采用压缩蠕变。 高温压缩蠕变的表示方法：高温压缩蠕变的表示方法：一般以某一恒定温度（一般以某一恒定温度（）和恒定荷）和恒定荷重（重（MPa）条件下，制品的变形量（）条件下，制品的变形量（%）与时间（）与时间（h）的关系曲线即）的关系曲线即蠕变曲线来表示，也可用某一时段内（如蠕变曲线来表示，也可用某一时段内（如25-50小时）制品的变形量小时）制品的变形量（%）来表示。）来表示。 2.3 耐火材料的高温使用性质耐火材料的高温使用性质2024/7/222024/7/22耐火材料

91、组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件概念：概念：高温蠕变系指材料在一定高温条件下、承受一定外加应力高温蠕变系指材料在一定高温条件下、承受一定外加应力作用时，随时间变化而发生的等温变形的现象。作用时，随时间变化而发生的等温变形的现象。当耐火材料在高温下承受某一恒定荷重当耐火材料在高温下承受某一恒定荷重W时（时（W耐压强度）耐压强度），会产生塑性变形，且变形量会随时间的延长而增大，直至材料，会产生塑性变形，且变形量会随时间的延长而增大，直至材料最终破坏。最终破坏。因此，对于耐火材料的质量，不能仅仅考虑其强度指标，还需因此，对于耐火材料的质量，不能仅仅考虑其强度指标，还需同时考虑温度和时间的

92、效应。而高温蠕变性正是综合地反映了应同时考虑温度和时间的效应。而高温蠕变性正是综合地反映了应力、温度、时间同时作用于耐火材料时的效应，故其为一个极其力、温度、时间同时作用于耐火材料时的效应，故其为一个极其重要的性能指标。重要的性能指标。2.3 耐火材料的高温使用性质耐火材料的高温使用性质（三）高温蠕变性能（三）高温蠕变性能2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件表示方法：表示方法：高温蠕变性通常用材料在恒温、恒定荷重情况下的变形率高温蠕变性通常用材料在恒温、恒定荷重情况下的变形率（%）和时间（）和时间（t）的关系曲线，或采用在此情况下经过若干小时

93、后的）的关系曲线，或采用在此情况下经过若干小时后的变形率（变形率（%）来表示（如某高铝制品的蠕变率为）来表示（如某高铝制品的蠕变率为-0.3%,140050h,2Kg/cm2）。）。变形率（变形率（%）=LnL0Li100%Li:试样原始高度，试样原始高度，mmL0:恒温开始时的试样高度，恒温开始时的试样高度，mmLn:恒温恒温n小时的高度，小时的高度，mm（三）高温蠕变性能（三）高温蠕变性能根据对材料施加的荷重性质不同，高温蠕变性分为高温压（拉伸、根据对材料施加的荷重性质不同，高温蠕变性分为高温压（拉伸、扭转）蠕变几种。其中高温压蠕变测定容易，故应用较多。即扭转）蠕变几种。其中高温压蠕变测定

94、容易，故应用较多。即通常通常所说的所说的“高温蠕变高温蠕变”均指的是压蠕变。均指的是压蠕变。2 Kg/cm22024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件稳态稳态蠕变蠕变初期初期蠕变蠕变%时间时间（t）加速加速蠕变蠕变弹性变形弹性变形典型高温蠕变曲线典型高温蠕变曲线注：对于具体某种耐火材料而言，其蠕变曲线不一定完全包括上述三个注：对于具体某种耐火材料而言，其蠕变曲线不一定完全包括上述三个阶段。阶段。（三）高温蠕变性能（三）高温蠕变性能2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件影响材料高温蠕变性的因素：影响材

95、料高温蠕变性的因素：材料的化学矿物组成，尤其是玻璃相的组成和含量。材料的化学矿物组成，尤其是玻璃相的组成和含量。材料的显微组织结构：结构致密、组织均匀、晶粒粗大（晶界材料的显微组织结构：结构致密、组织均匀、晶粒粗大（晶界少）的材料，其蠕变率小。少）的材料，其蠕变率小。实验（使用）条件（温度、荷重、气氛等）。实验（使用）条件（温度、荷重、气氛等）。（三）高温蠕变性能（三）高温蠕变性能测定耐材高温蠕变意义：测定耐材高温蠕变意义：研究耐材在高温下应力作用产生的组织研究耐材在高温下应力作用产生的组织结构变化；检验制品质量；评价生产工艺；窑炉设计中预测耐火结构变化；检验制品质量；评价生产工艺；窑炉设计中

96、预测耐火制品在实际应用中承受负荷的变化；评价制品的使用性能等。制品在实际应用中承受负荷的变化；评价制品的使用性能等。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（四）高温体积稳定性（四）高温体积稳定性1.概念：概念：材料在长期经受高温作用时，其外形体积（尺寸）保持材料在长期经受高温作用时，其外形体积（尺寸）保持稳定的性质。稳定的性质。2.表征方法：表征方法：以试样的重烧线变化（以试样的重烧线变化（ L%）或重烧体积变化）或重烧体积变化( V%)表示材料的高温体积稳定性。表示材料的高温体积稳定性。测定方法：测定方法：按规定制样，准确测量其有关尺寸，之后

97、安置于炉中均按规定制样，准确测量其有关尺寸，之后安置于炉中均温区，按一定速率均匀升温至实验温度，并保温温区，按一定速率均匀升温至实验温度，并保温35h。然后停止。然后停止实验使之冷却至常温，再测定试样重烧后的长度尺寸或体积。按下实验使之冷却至常温，再测定试样重烧后的长度尺寸或体积。按下式计算试样的重烧尺寸变化：式计算试样的重烧尺寸变化：高温体积稳定性也是耐火材料的重要性能指标之一，它直接关乎高温体积稳定性也是耐火材料的重要性能指标之一，它直接关乎着窑炉砌体的结构严密性和稳定性。着窑炉砌体的结构严密性和稳定性。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课

98、件（四）高温体积稳定性（四）高温体积稳定性V0重烧体积变化重烧体积变化： V%=VV0100%L0重烧线变化重烧线变化： L%=LL0100%L0,V0:重烧前的尺寸重烧前的尺寸L,V:重烧后的尺寸重烧后的尺寸 L%或或 V%可能为正值（膨胀），也可能为负值（收缩）。其可能为正值（膨胀），也可能为负值（收缩）。其绝对值越大，则意味着材料的高温体积稳定性越差。绝对值越大，则意味着材料的高温体积稳定性越差。重烧体积变化的大小表征了耐火制品的高温体积稳定性，对高温窑炉重烧体积变化的大小表征了耐火制品的高温体积稳定性，对高温窑炉等热工设备的结构及工况的稳定性具有十分重要的意义。等热工设备的结构及工况的

99、稳定性具有十分重要的意义。 测定意义：测定意义：可用以衡量材料的烧结情况。可用以衡量材料的烧结情况。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（四）高温体积稳定性（四）高温体积稳定性3. 3. 材料产生重烧线（体积）变化的原因材料产生重烧线（体积）变化的原因所用原料未充分烧结。所用原料未充分烧结。制品在烧成过程中，其间发生的化学反应未充分进行完全；或制品在烧成过程中，其间发生的化学反应未充分进行完全；或者制品中尚存有未充分烧结的部分。者制品中尚存有未充分烧结的部分。1.概念：概念：耐火材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性质。或称抗热震耐火材料抵抗温度急

100、剧变化而不破坏的性质。或称抗热震性、热稳定性。性、热稳定性。耐火材料是非均质的脆性材料，与金属材料相比，其导热性差，耐火材料是非均质的脆性材料，与金属材料相比，其导热性差，弹性小，抗张强度低，使得其抵抗热应力破坏的能力差，即热震稳定弹性小，抗张强度低，使得其抵抗热应力破坏的能力差，即热震稳定性差。性差。（五）热震稳定性（五）热震稳定性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件耐火材料因热震破坏有两种类型：耐火材料因热震破坏有两种类型：热冲击断裂热冲击断裂热震损伤热震损伤热冲击断裂热冲击断裂因温度大幅度急剧变化导致的材料瞬时断裂因温度大幅度急剧变化导

101、致的材料瞬时断裂热震损伤热震损伤材料在热冲击循环作用下先出现开裂、剥落，材料在热冲击循环作用下先出现开裂、剥落，然后碎裂直至整体破坏。然后碎裂直至整体破坏。（五）热震稳定性（五）热震稳定性热震试验后的耐火材料电镜图片热震试验后的耐火材料电镜图片 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件2. 2. 测试和表征方法：测试和表征方法：有几种，可以根据要求加以选择。主要考虑有几种，可以根据要求加以选择。主要考虑加热温度、冷却方式（风冷或水冷）和试样受热部位等实验条件。加热温度、冷却方式（风冷或水冷）和试样受热部位等实验条件。2.1 2.1 热交换次数表示

102、法：热交换次数表示法：将长条状试样（或标型砖）的一端在炉内将长条状试样（或标型砖）的一端在炉内加热至一定高温并保温一定时间，以使其被加热部分的内外温度一加热至一定高温并保温一定时间，以使其被加热部分的内外温度一致，然后取出在流动冷水中急冷。如此反复进行急冷急热处理，直致，然后取出在流动冷水中急冷。如此反复进行急冷急热处理，直至损失砖总重量的一半为止。以试样经受的热循环次数作为其抗热至损失砖总重量的一半为止。以试样经受的热循环次数作为其抗热震稳定性指标。震稳定性指标。（五）热震稳定性（五）热震稳定性2.2 2.2 重量损失表示法：重量损失表示法：将试样砖的一端插入炉内加热至将试样砖的一端插入炉内

103、加热至14001500并保温一定时间，然后取出用鼓风机鼓风冷却。如此反复多次，并保温一定时间，然后取出用鼓风机鼓风冷却。如此反复多次，直至试样砖开裂剥落。以试样经受若干次冷热循环后的重量损失作为直至试样砖开裂剥落。以试样经受若干次冷热循环后的重量损失作为其抗热震稳定性指标。其抗热震稳定性指标。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件2. 2. 测试和表征方法：测试和表征方法：2.3 2.3 残余强度表示法：残余强度表示法：多用于科研工作。方法是将长条状试样整体多用于科研工作。方法是将长条状试样整体置于电炉内加热至一定温度并保温一定时间，然后取出用

104、风机鼓风冷置于电炉内加热至一定温度并保温一定时间，然后取出用风机鼓风冷却或浸入流动冷水中急冷。如此反复若干次，然后将试样烘干或冷却却或浸入流动冷水中急冷。如此反复若干次，然后将试样烘干或冷却至室温，测其抗折强度，再算出其强度保持率，以此作为其抗热震稳至室温，测其抗折强度，再算出其强度保持率，以此作为其抗热震稳定性指标。定性指标。S前前：热震前的抗折强度：热震前的抗折强度S后后：热震后的抗折强度：热震后的抗折强度强度保持率强度保持率=S前前S后后S前前100%（五）热震稳定性（五）热震稳定性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件3. 3. 抗热震

105、性评价参数：抗热震性评价参数：3.1 3.1 第一抗热应力断裂因子第一抗热应力断裂因子 R R1 1：系指使材料开始破坏的最大温差系指使材料开始破坏的最大温差 Tmax： R1= Tmax = f (1) Es sf 材料的断裂强度，材料的断裂强度，MPaS 材料形状因子，对于平面薄板材料材料形状因子，对于平面薄板材料 S=1.3.2 3.2 第二抗热应力断裂因子第二抗热应力断裂因子 R R2 2：考虑了材料导热系数的影响考虑了材料导热系数的影响 R2= f (1) Es s=R1 在科学研究中，还常采用在科学研究中，还常采用“抗热应力断裂因子抗热应力断裂因子”来评价材料来评价材料的抗热震性能

106、。的抗热震性能。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件3. 3. 抗热震性评价参数：抗热震性评价参数：3.3 3.3 第三抗热应力断裂因子第三抗热应力断裂因子 R R3 3：在在R1、R2中，没有考虑材料的密度中，没有考虑材料的密度及热容及热容c 的影响。事实上，密度大、热容小的材料，热量从表面向内的影响。事实上，密度大、热容小的材料，热量从表面向内部传递快，产生的温差小，故抗热震性会好。因此，在部传递快，产生的温差小，故抗热震性会好。因此，在R2中引入中引入、c c 即得到即得到 R3：R3 = R2 =a R2ca=c c称为称为导温系数导

107、温系数，或热扩散系数。，或热扩散系数。 以以上上三三个个因因子子是是从从热热弹弹性性力力学学出出发发，以以强强度度应应力力为为判判据据，认认为为材材料料中中的的热热应应力力达达到到抗抗张张强强度度极极限限后后，材材料料就就产产生生开开裂裂，而而一一旦旦有有裂裂纹纹产产生生就就会会导导致致材材料料完完全全破破坏坏。所所导导出出的的结结果果比比较较适适合合于于一一般般的的玻玻璃璃、瓷瓷器器等等结结构构和和组组成成相相对对比比较较均均匀匀的的材材料料。但但大大多多数数耐耐火火材材料料是是组组织织结结构构不不太太均均匀匀的的多多相相材材料料，以以上各因子都不太适合用来表征其抗热震性。上各因子都不太适合

108、用来表征其抗热震性。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件3. 3. 抗热震性评价参数：抗热震性评价参数：R4、R5就是从断裂力学出发来表征抗热震性的就是从断裂力学出发来表征抗热震性的它们认为，材它们认为，材料因热震而产生的裂纹大小及裂纹的扩展程度，与材料中积聚的弹性料因热震而产生的裂纹大小及裂纹的扩展程度，与材料中积聚的弹性应变能及裂纹扩展所需的断裂表面能有关。当材料中积聚的弹性应变应变能及裂纹扩展所需的断裂表面能有关。当材料中积聚的弹性应变能越小，而断裂表面能越大时，材料的抗热震性越好。能越小，而断裂表面能越大时，材料的抗热震性越好。 例例

109、如如，当当密密度度增增大大、气气孔孔率率降降低低时时，R R2、R R3 都都增增大大，材材料料的的抗抗热热震震性性应应该该提提高高，但但实实际际情情况况并并非非如如此此。事事实实上上，气气孔孔的的存存在在可可以以阻阻止止裂裂纹纹的的扩扩展展，从从而而提提高高材材料料的的抗抗热热震震断断裂裂能能力力。因因此此，仅仅从从热热弹弹性性力力学出发来表征耐火材料的抗热震性不够，还应从断裂力学出发来表征。学出发来表征耐火材料的抗热震性不够，还应从断裂力学出发来表征。3.4 3.4 第四抗热应力断裂因子第四抗热应力断裂因子 R R4 4：R4= Ef2 (1) 2024/7/222024/7/22耐火材料

110、组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件3. 3. 抗热震性评价参数：抗热震性评价参数：3.5 3.5 第五抗热应力断裂因子第五抗热应力断裂因子 R R5 5：R5= 2V Ef2 (1) R4 只考虑了材料的弹性应变能，用来比较具有相同只考虑了材料的弹性应变能，用来比较具有相同断裂表面断裂表面能能 V 的材料的抗热震性。的材料的抗热震性。R5 则同时考虑了材料的弹性应变能和则同时考虑了材料的弹性应变能和断裂表面能，主要用来比较具有不同表面能的材料。断裂表面能，主要用来比较具有不同表面能的材料。 R4 和和 R5 越大，材料的抗热震性越好。越大，材料的抗热震性越好。2024/7/22202

111、4/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件热膨胀系数热膨胀系数弹性模量弹性模量E导热率导热率材料本身强度材料本身强度【】材料的显微结构材料的显微结构如气孔、微裂纹。气孔与裂纹既可如气孔、微裂纹。气孔与裂纹既可起到防止裂纹瞬时扩展的作用，还可在一定程度上起到吸起到防止裂纹瞬时扩展的作用，还可在一定程度上起到吸收热膨胀、减小材料内部热应力的作用。收热膨胀、减小材料内部热应力的作用。制品的形状及体积大小制品的形状及体积大小通常，制品的体积越大、通常，制品的体积越大、形状越复杂，其抗热震性越差。形状越复杂，其抗热震性越差。T4.抗热震性的影响因素：抗热震性的影响因素：Q：热应力：

112、热应力2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件3.影响材料热震稳定性的因素影响材料热震稳定性的因素（六）抗渣性（六）抗渣性1. 1. 概念：概念：耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀而不损坏的性质。耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀而不损坏的性质。 熔渣侵蚀是耐火材料损坏的最常见形式之一。熔渣侵蚀是耐火材料损坏的最常见形式之一。所谓熔渣，在此所谓熔渣，在此泛指各种对耐火材料有侵蚀作用的固态、液态和气态物质。泛指各种对耐火材料有侵蚀作用的固态、液态和气态物质。如冶如冶金炉渣、金属液体、酸碱性蒸汽等。其中尤以液态熔渣的侵蚀作金炉渣、金属液体、酸碱性蒸汽等。其中尤以

113、液态熔渣的侵蚀作用最大。用最大。 作作为为高高温温结结构构材材料料，耐耐火火材材料料在在使使用用过过程程中中，通通常常暴暴露露于于包包含含有有腐腐蚀蚀性性介介质质的的高高温温环环境境中中。这这些些腐腐蚀蚀性性介介质质通通常常称称之之为为“熔熔渣渣”。高高温温环环境境下下，熔熔渣渣物物质质与与耐耐火火材材料料相相接接触触，并并与与之之发发生生复复杂杂的的物物理理化化学学反反应应，导导致致耐耐火火材材料料的的侵侵蚀蚀损损毁毁。因因熔熔渣渣侵侵蚀蚀被被损损坏的情况占耐火材料被损坏总量的坏的情况占耐火材料被损坏总量的50以上。以上。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料

114、组成结构与性质课件钢钢水水及及熔熔渣渣对对耐耐火火材材料料的的侵侵蚀蚀（六）抗渣性（六）抗渣性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 熔渣侵蚀是耐火材料使用过程中最主要的一种损毁形式，熔渣侵蚀是耐火材料使用过程中最主要的一种损毁形式，耐火材料在熔渣中的溶蚀损毁一般可分为以下几种情况：耐火材料在熔渣中的溶蚀损毁一般可分为以下几种情况： （1 1）单纯溶蚀：）单纯溶蚀：系指耐火材料与熔渣不发生化学反应、系指耐火材料与熔渣不发生化学反应、仅因物理溶解作用所造成的耐火材料损毁。如碳素材料向钢仅因物理溶解作用所造成的耐火材料损毁。如碳素材料向钢铁溶液中的

115、溶解即属于单纯溶蚀作用。铁溶液中的溶解即属于单纯溶蚀作用。 （2 2）反应溶蚀：）反应溶蚀：耐火材料与熔渣物质在其接触界面处发耐火材料与熔渣物质在其接触界面处发生化学反应，生成低熔点的化合物，导致耐火材料工作面的生化学反应，生成低熔点的化合物，导致耐火材料工作面的溶蚀损毁。溶蚀损毁。（六）抗渣性（六）抗渣性2. 2. 侵蚀机理侵蚀机理 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 （3 3）渗透、侵入变质溶蚀：）渗透、侵入变质溶蚀：熔渣物质通过耐火材料中的熔渣物质通过耐火材料中的气孔或微裂缝向材料内部扩散，渗入耐火材料基体中，并与气孔或微裂缝向材料内

116、部扩散，渗入耐火材料基体中，并与其中的基质和结晶相发生反应，使耐火制品的组织结构发生其中的基质和结晶相发生反应，使耐火制品的组织结构发生质变而造成耐火材料的溶蚀损毁。质变而造成耐火材料的溶蚀损毁。 （六）抗渣性（六）抗渣性熔渣侵入机制主要有以下几种方式：熔渣侵入机制主要有以下几种方式：1、通过气孔；、通过气孔；2、通过耐火材料中形成的液湘；、通过耐火材料中形成的液湘；3、在耐火材料固相中扩散；、在耐火材料固相中扩散；碱性耐火材料的熔渣侵蚀过程就是一个典型的渗透、侵入碱性耐火材料的熔渣侵蚀过程就是一个典型的渗透、侵入变质溶损过程。变质溶损过程。 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结

117、构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件熔渣在耐火材料中的渗透熔渣在耐火材料中的渗透（六）抗渣性（六）抗渣性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件熔熔 渣渣镁砂颗粒镁砂颗粒熔渣在镁砂颗粒中的渗透熔渣在镁砂颗粒中的渗透（六）抗渣性（六）抗渣性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件镁碳化硅浇注料抗渣实验后电镜图片镁碳化硅浇注料抗渣实验后电镜图片（六）抗渣性（六）抗渣性Reaction layerPenetration layerNon-reaction area2024/7/222024/7/22耐火

118、材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件3. 影响耐火材料抗渣能力的因素：影响耐火材料抗渣能力的因素：q 耐火材料的化学矿物组成及显微结构；耐火材料的化学矿物组成及显微结构；q 耐火材料在熔渣中的溶解度或溶解速度；耐火材料在熔渣中的溶解度或溶解速度；q 熔渣的化学组成（化学性质）；熔渣的化学组成（化学性质）； 耐火材料的抗熔渣侵蚀性能与制品的组织结构密切相关。耐火材料的抗熔渣侵蚀性能与制品的组织结构密切相关。通常气孔率高的材料，熔渣易于通过气孔渗入耐火材料内通常气孔率高的材料，熔渣易于通过气孔渗入耐火材料内部，增大熔渣与耐火材料的接触面积，而导致材料的溶蚀部，增大熔渣与耐火材料的接触面

119、积，而导致材料的溶蚀量加大。研究表明，耐火材料的熔渣侵蚀速率与耐火材料量加大。研究表明，耐火材料的熔渣侵蚀速率与耐火材料的显气孔率成线性正比关系。的显气孔率成线性正比关系。A. 化学矿物组成及显微结构对抗渣性的影响化学矿物组成及显微结构对抗渣性的影响（六）抗渣性（六）抗渣性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件（六）抗渣性（六）抗渣性沿颗粒间形成的液湘侵入沿颗粒间形成的液湘侵入在固相中的侵入扩散在固相中的侵入扩散2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 熔渣对耐火材料的润湿也是决定耐火材料侵蚀行为

120、的重要熔渣对耐火材料的润湿也是决定耐火材料侵蚀行为的重要因素。通常不被熔渣润湿的材料，也不会被熔渣所侵蚀。因素。通常不被熔渣润湿的材料，也不会被熔渣所侵蚀。 （六）抗渣性（六）抗渣性 耐火材料中杂质含量较高时，耐火材料基质中玻璃相的含耐火材料中杂质含量较高时，耐火材料基质中玻璃相的含量较高，高温下形成的液湘较多，耐火材料的抗渣蚀性能较量较高，高温下形成的液湘较多，耐火材料的抗渣蚀性能较差。差。 A. 化学矿物组成及显微结构对抗渣性的影响化学矿物组成及显微结构对抗渣性的影响2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件dC/dt: 溶解速度；溶解速度；D

121、: 耐火材料通过扩散层的扩散系数；耐火材料通过扩散层的扩散系数； ：扩散层厚度；：扩散层厚度；C0：一定温度下溶于熔渣中的耐火材料的饱和浓度；：一定温度下溶于熔渣中的耐火材料的饱和浓度；Cx: 耐火材料在熔渣中溶解的实际浓度；耐火材料在熔渣中溶解的实际浓度；S：熔渣与耐火材料相接触的面积；：熔渣与耐火材料相接触的面积；渣的流动性好渣的流动性好 降低；溶解加快。降低；溶解加快。使用温度升高使用温度升高D变大；溶解加快。变大；溶解加快。溶解速度：溶解速度：（六）抗渣性（六）抗渣性B. B. 耐火材料在熔渣中的溶解度或溶解速度耐火材料在熔渣中的溶解度或溶解速度2024/7/222024/7/22耐火

122、材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 熔渣的性质通常用熔渣的性质通常用酸碱度指数酸碱度指数来表示。如钢液精炼过程，精来表示。如钢液精炼过程，精炼渣的酸碱度指数可由下式计算：炼渣的酸碱度指数可由下式计算： 式中式中 V 为为熔渣酸碱度指数熔渣酸碱度指数，当，当V1时，熔渣为碱性渣；时，熔渣为碱性渣；V1时，时，为酸性渣；为酸性渣；V=1时，为中性渣。实际生产中，为方便起见，通常用时，为中性渣。实际生产中，为方便起见，通常用CaO/SiO2比来表示熔渣的酸碱度。比来表示熔渣的酸碱度。 （六）抗渣性（六）抗渣性C. C. 熔渣化学性质的影响熔渣化学性质的影响 通常碱性耐火材料具有较强的抵

123、抗碱性熔渣侵蚀的性能，而酸通常碱性耐火材料具有较强的抵抗碱性熔渣侵蚀的性能，而酸性耐火材料则具有较强的抵抗酸性熔渣侵蚀的性能。性耐火材料则具有较强的抵抗酸性熔渣侵蚀的性能。2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 耐火材料抗渣蚀性能的检验方法有熔锥法、坩埚法、浸渍法、转耐火材料抗渣蚀性能的检验方法有熔锥法、坩埚法、浸渍法、转动浸渍法、撒渣法和回转法等。动浸渍法、撒渣法和回转法等。 动态抗渣试验图动态抗渣试验图旋转抗渣法旋转抗渣法（六）抗渣性（六）抗渣性4. 4. 测试方法测试方法2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材

124、料组成结构与性质课件静态抗渣试验图片静态抗渣试验图片耐火材料耐火材料残渣残渣（六）抗渣性（六）抗渣性4. 4. 测试方法测试方法2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 碱碱性性耐耐火火材材料料如如氧氧化化钙钙质质材材料料，在在生生产产使使用用过过程程中中与与环环境境中中水水( (气气态态或或液液态态) )发发生生反反应应而而丧丧失失强强度度的的现现象象叫叫水水化化反反应应。耐耐火火材材料料抵抵抗抗水水化化的的能能力力叫叫抗抗水水化化性性。提提高高制制品品抗抗水水化化性性的的措措施施主主要要是是提提高高原原料料的的锻锻烧烧温温度度，降降低低其其化

125、化学学反反应应活活性性。有有时时采采用用有有机机无无水水结结合合刑刑，或或采采用用浸浸渍处理，以隔绝空气中水与制品的接触。渍处理，以隔绝空气中水与制品的接触。 （七）抗水化性（七）抗水化性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件 含含碳碳耐耐火火材材料料在在高高温温下下抵抵抗抗氧氧化化的的能能力力叫叫抗抗氧氧化化性性。改善抗氧化性的主要方法有：改善抗氧化性的主要方法有： (1) (1)选择抗氧化能力强的碳素材料，加高纯鳞片状石墨；选择抗氧化能力强的碳素材料，加高纯鳞片状石墨； (2)(2)改改善善制制品品结结构构特特征征，增增加加制制品品致致密密

126、度度，减减少少贯贯通通气气孔孔存在，以减少氧与碳的反应界面；存在，以减少氧与碳的反应界面； (3)(3)使使用用微微量量添添加加剂剂，有有些些物物质质在在高高温温使使用用条条件件下下，先先于于碳碳同同氧氧反反应应在在工工作作制制品品表表面面形形成成薄薄且且致致密密的的反反应应层层，能能阻阻止氧止氧碳反应。常用添加成分有碳反应。常用添加成分有SiSi、A1A1、MgMg，ZrZr等。等。（八）抗氧化性（八）抗氧化性2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件1 1、耐火度、荷重软化点的定义，表示方法？什么叫荷重软化、耐火度、荷重软化点的定义，表示方法？

127、什么叫荷重软化开始点，影响耐火度和荷重软化点的因素是什么？开始点，影响耐火度和荷重软化点的因素是什么？2 2、重烧收缩和线膨胀有什么区别，引起重烧收缩的原因是什、重烧收缩和线膨胀有什么区别，引起重烧收缩的原因是什么？么？3 3、大多数制品重烧都是收缩，为什么砌筑窑炉时还要留膨胀、大多数制品重烧都是收缩，为什么砌筑窑炉时还要留膨胀缝？留膨胀缝的依据是什么？缝？留膨胀缝的依据是什么？4 4、主成分、杂质成分和添加成分各自起到的作用？、主成分、杂质成分和添加成分各自起到的作用？5 5、如何衡量耐火材料中形成的液相对制品高温性能的影响？、如何衡量耐火材料中形成的液相对制品高温性能的影响？6 6、说明耐火材料的矿物组成及显微结构类型。哪种结构易被、说明耐火材料的矿物组成及显微结构类型。哪种结构易被损毁？哪一部分先被侵蚀？损毁？哪一部分先被侵蚀？本本 章章 作作 业：业： 2024/7/222024/7/22耐火材料组成结构与性质课件耐火材料组成结构与性质课件