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            耐火材料的常見力學性能及測定方法

            2020-05-27 14:24:20

            耐火材料的力學性能


            耐火材料的力學性能是指耐火材料在外力作用下,抵抗變形和破壞的能力。耐火材料在使用和運輸過程中會受到各種外界作用力,如壓縮力、拉伸力、彎曲力、剪切力、摩擦力或撞擊力的作用而變形甚至損壞,因此檢驗不同條件下耐火材料的力學性能,對于了解它抵抗破壞的能力,探討它的破壞機理,尋求提高制品質量的途徑,具有重要的意義。


            包頭耐火材料為我們介紹耐火材料的常見力學性能及測定方法有哪些:


            輕質保溫磚


            耐火材料的力學性能指標有耐壓強度、抗折強度、黏結強度、彈性模量、扭轉強度、耐磨性等。


            耐壓強度


            耐壓強度是耐火材料在一定溫度下單位面積所能承受而不被破壞的極限載荷。耐火材料的耐壓強度分為常溫耐壓強度和高溫耐壓強度。


            致密定形耐火材料制品的常溫耐壓強度應按照國家標準GB/T 5072&mdash;2008耐火材料常溫耐壓強度試驗方法進行測定。耐火澆注料高溫耐壓強度應按照黑色冶金標準YB/T 2208&mdash;1998耐火澆注料高溫耐壓強度試驗方法進行測定。


            常溫耐壓強度能夠表明材料的燒結情況,以及與其組織結構相關的性質,另外,通過常溫耐壓強度可間接評判其他性能,如耐磨性、耐沖擊性等。


            耐火材料的常見力學性能及測定方法


            鎂鈣質耐火材料


            抗折強度


            抗折強度是指具有一定尺寸的耐火材料條形試樣,在三點彎曲裝置上所能承受的最大彎曲應力,又稱抗彎強度。耐火材料的抗折強度分為常溫抗折強度與高溫熱態)抗折強度。


            耐火材料常溫抗折強度應按照國家標準GB/T 3001&mdash;2007耐火材料常溫抗折強度試驗方法進行測定;耐火材料高溫抗折強度應按照國家標準GB/T 3002&mdash;2004耐火材料高溫抗折強度試驗方法進行測定。


            材料的化學組成、礦物組成、組織結構、生產工藝等對材料的抗折強度尤其是高溫抗折強度有決定性的影響。通過選用高純原料、控制磚料合理的顆粒級配、加大成型壓力、使用優質結合劑及提高制品的燒結程度,可提高材料的抗折強度。


            黏結強度


            黏結強度是指兩種材料粘接在一起時,單位界面之間的黏結力。


            耐火泥漿黏結強度應按照國家標準GB/T 22459.4&mdash;2008耐火泥漿第4部分:常溫抗折黏結強度試驗方法進行測定。


            耐火材料的黏結強度主要是表征不定形耐火材料在各種溫度及特定條件,主要是使用條件下的強度指標。


            耐磨性


            耐磨性是耐火材料抵抗堅硬物料或氣體(含有固體物料)摩擦、磨損(研磨、摩擦、撞擊等)的能力,可用來預測耐火材料在磨損及沖刷環境中的適應性。通常用經過一定研磨條件和研磨時間研磨后材料的體積損失或質量損失來表示。


            耐火材料的常溫耐磨性可按照國家標準GB/T 18301&mdash;2001(等效采用ASTM C704&mdash;1994)的試驗方法進行測定。


            耐火材料的耐磨性取決于其礦物組成、組織結構和材料顆粒結合的牢固性及本身的密度、強度。常溫耐壓強度高、氣孔率低、組織結構致密均勻、燒結良好的材料總是有良好的常溫耐磨性。


            荷重軟化溫度


            耐火材料的荷重軟化溫度是指材料在承受恒定壓負荷并以一定升溫速率加熱條件下產生變形的溫度。它表示了耐火材料同時抵抗高溫和荷重兩方面作用的能力,在一定程度上表明制品在其使用條件相仿情況下的結構強度。


            荷重軟化溫度的測定可以按照國家標準GB/T 5989&mdash;2008耐火材料荷重軟化溫度試驗方法(示差-升溫法)或黑色冶金標準YB/T 370&mdash;1995耐火制品荷重軟化溫度試驗方法(非示差-升溫法)進行測定。


            影響耐火材料荷重軟化溫度的工藝因素是原料的純度、配料的組成及制品的燒結溫度。因此,通過提高原料的純度以減少低熔物或熔劑的含量,配料時添加某種成分以優化制品的結合相,調整顆粒級配及增加成型壓力以提高磚坯密度,適當提高燒成溫度及延長保溫時間以提高材料的燒結程度及促進各晶相晶體長大和良好結合,可以顯著提高制品的荷重軟化溫度。



            耐火材料


            耐火材料的常見力學性能及測定方法


            磷酸鹽磚


            抗熱震性


            抗熱震性是指耐火材料抵抗溫度急劇變化而導致損傷的能力。曾稱熱震穩定性、抗熱沖擊性、抗溫度急變性、耐急冷急熱性等。


            抗熱震性的測定根據不同的要求與產品類型應分別按照相應的測試方法進行測定,主要測試方法有:黑色冶金標準YB/T 376.1&mdash;1995耐火制品抗熱震性試驗方法(水急冷法)、黑色冶金標準YB/T 376.2&mdash;1995耐火制品抗熱震性試驗方法(空氣急冷法)、黑色冶金標準YB/T 376.3&mdash;2004耐火制品抗熱震性試驗方法第3部分:水急冷-裂紋判定法、黑色冶金標準YB/T 2206.1&mdash;1998耐火澆注料抗熱震性試驗方法(壓縮空氣流急冷法)、黑色冶金標準YB/T 2206.2&mdash;1998耐火澆注料抗熱震性試驗方法(水急冷法)。


            材料的力學性能和熱學性能,如強度、斷裂能、彈性模量、線膨脹系數、熱導率等是影響其抗熱震性的主要因素。一般來說,耐火材料的線膨脹系數小,抗熱震性就越好;材料的熱導率(或熱擴散系數)高,抗熱震性就越好。此外,耐火材料的顆粒組成、致密度、氣孔是否微細化、氣孔的分布、制品形狀等均對其抗熱震性有影響。材料內存在一定數量的微裂紋和氣孔,有利于其抗熱震性;制品的尺寸大、并且結構復雜,會導致其內部嚴重的溫度分布不均和應力集中,降低抗熱震性。


            高溫體積穩定性


            高溫體積穩定性是耐火材料在使用過程中,由于受熱負荷的作用,其外形體積或線性尺寸保持穩定不發生變化(收縮或膨脹)的性能。對于燒成耐火制品,通常用制品在無重負荷作用下的加熱體積變化率或加熱永久線變化率來表示;而對于不燒耐火材料(主要是不定形耐火材料),通常用加熱線變化率來表示。


            加熱永久線變化率是指燒成的耐火制品再次加熱到規定的溫度,保溫一定時間,冷卻到室溫后所產生的殘余膨脹和收縮。加熱永久線變化率是評定耐火制品質量的一項重要指標。對判別制品的高溫體積穩定性,從而保證砌筑體的穩定性,減少砌筑體的縫隙,提高其密封性和抗侵蝕性,避免砌筑體整體結構的破壞,都具有非常重要的意義。


            致密定形耐火制品加熱永久線變化率應按照國家標準GB/T 5988&mdash;2007致密定形耐火制品加熱永久線變化率試驗方法進行測定。


            不定形耐火材料的加熱線變化率包括烘干線變化率和燒后線變化率。烘干線變化率是指試樣在(110&plusmn;5)&deg;C下干燥一定時間后,長度不可逆變化的量與烘干前試樣長度之比(%),燒后線變化率是指試樣在規定溫度下加熱并保溫一定時間后,長度不可逆變化的量,用試樣長度變化來表示(%)。不定形耐火材料的加熱線變化率是很重要的一個性能指標。若線變化率過大,對砌筑襯體的破壞性很大,易產生結構剝落或降低襯體的密實性,從而降低抗侵蝕性等其他性能,降低襯體的使用壽命。


            不定形耐火材料的加熱線變化率應按照黑色冶金標準YB/T 5203&mdash;1993致密耐火澆注料線變化率試驗方法進行測定。


            高溫蠕變性


            高溫蠕變性是指制品在高溫下受應力作用隨著時間變化而發生的等溫形變。因施加外力的不同,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蠕變等。其中常用的是高溫壓縮蠕變。


            耐火制品壓蠕變應按國家標準GB/T 5073&mdash;2005耐火材料壓蠕變試驗方法進行測定。


            耐火材料的高溫蠕變性除與其化學礦物組成、顯微結構有關外,還與使用過程中的外界因素有關,如使用溫度、壓力、氣氛、使用過程中煙塵、熔融金屬、熔渣等對耐火材料的侵蝕等。


            為了改善耐火材料的蠕變性,重要的是改善其化學礦物組成及纖維結構。可采取提高原料的純度,制定合理顆粒級配,加大成型壓力,適當提高燒成溫度、延長保溫時間等措施。




            抗侵蝕性


            抗侵蝕性是指耐火材料在高溫下抵抗各種侵蝕介質侵蝕和沖蝕作用的能力。由于侵蝕介質的多樣性和復雜性,因此研究耐火材料抗侵蝕性的試驗方法也各不相同,常用的主要用抗渣性、抗酸性、抗堿、抗玻璃液侵蝕、抗CO侵蝕性等試驗方法。


            抗侵蝕性是衡量耐火材料抗化學侵蝕和機械磨損的一項非常重要的指標,對于制定正確的生產工藝,合理選用耐火材料具有重要的意義。


            廣西耐火保溫材料說影響耐火材料抗侵蝕性的因素有內在的和外在的。內在因素主要包括:耐火材料的化學、礦物組成,耐火材料的組織結構與其他性能等;外在的有:侵蝕介質的性質、使用條件(溫度、壓力等)以及侵蝕介質與耐火材料在使用條件下的相互作用。


            抗渣性


            耐火材料在高溫下抵抗熔渣滲透、侵蝕和沖刷的能力。


            測定耐火材料的抗渣性方法分為靜態法和動態法兩類。靜態法包括熔錐法、坩堝法和浸漬法。動態法包括回轉渣蝕法、轉動浸漬法(旋轉圓柱體法)、撒渣法、高溫滴渣法、噴渣法和感應爐法。耐火材料的抗渣性應按照國家標準GB/T 8931&mdash;2007耐火材料抗揸性試驗方法進行測定。


            抗酸性


            抗酸性是耐火材料抵抗酸介質的能力。測定耐火制品抗酸性的方法一般選用硫酸作為侵蝕劑。


            耐火材料的抗酸性應按照國家標準GB/T 17601&mdash;2008耐火材料耐硫酸侵蝕試驗方法進行測定。


            抗堿性


            抗堿性是耐火材料在高溫下抵抗堿侵蝕的能力。測定耐火材料抗堿性方法,通常以無水K2CO3為侵蝕介質,有混合侵蝕法和直接接觸熔融侵蝕法兩種。


            耐火材料的抗堿性應按照國家標準GB/T 14983&mdash;2008耐火材料抗堿性試驗方法進行測定。


            抗玻璃熔液侵蝕


            抗玻璃熔液侵蝕是玻璃窯用耐火材料抵抗玻璃熔液侵蝕、沖刷的能力。


            耐火材料抗玻璃熔液侵蝕應按照國家標準GB/T 10204&mdash;1988玻璃熔窯用耐火材料靜態下抗玻璃液侵蝕試驗方法進行測定。


            抗CO侵蝕性


            抗CO侵蝕性是指耐火材料在CO氣氛中抵抗開裂或崩解的能力。


            抗氧化性


            抗氧化性是指含碳及其他非氧化物耐火材料(主要是含碳化物、硼化物、氮化物、SiAlON、AlON等的材料)在高溫氧化氣氛下抵抗氧化的能力。


            含碳耐火材料的抗氧化性應按照國家標準GB/T 17732&mdash;2008致密定形含碳耐火制品試驗方法進行測定。


            抗水化性


            抗水化性是堿性耐火材料在大氣中抵抗水化的能力。堿性耐火材料中的CaO、MgO,特別是CaO,在大氣中極易吸潮水化,生成氫氧化鈣,使制品疏松破壞。


            耐真空性


            耐火材料的耐真空性是指其在真空和高溫下使用時的耐久性。


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