耐火材料在使用過(guò)程中，受到高溫(一般為1000~1800℃)下發(fā)生的物理、化學(xué)、機(jī)械等作用，容易熔融軟化，或被熔蝕磨蝕，或產(chǎn)生崩裂損壞等現(xiàn)象，使操作中斷，而且沾污物料。因此，要求耐火材料必須具有能適應(yīng)各種操作條件的性質(zhì)。以下是決定耐火材料的高溫使用性能的4個(gè)指標(biāo)：
(1)耐火度
耐火度是指材料在高溫作用下達(dá)到特定軟化程度的溫度，表征材料抵抗高溫作用的性能。耐火度是判定材料能否作為耐火材料使用的依據(jù)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定耐火度達(dá)到1500℃以上的無(wú)機(jī)非金屬材料即為耐火材料。它與材料的熔點(diǎn)不同，是各種礦物組成的多相固體的混合物的綜合表現(xiàn)。
決定耐火度的最根本的因素是材料的化學(xué)礦物組成及其分布情況，各種雜質(zhì)成分，特別是具有強(qiáng)熔劑作用的雜質(zhì)成分會(huì)嚴(yán)重降低材料的耐火度。因此在生產(chǎn)工藝中應(yīng)考慮采取適當(dāng)措施來(lái)保證和提高原料的純度。
耐火度不是一種物質(zhì)所特有的絕對(duì)物理量，是材料在特定試驗(yàn)條件下測(cè)定的達(dá)到特定軟化程度時(shí)的相對(duì)技術(shù)指標(biāo)。將試驗(yàn)物料按規(guī)定方法做成截頭三角錐(簡(jiǎn)稱試錐)，與在特定升溫速率下具有固定彎倒溫度的標(biāo)準(zhǔn)截頭三角錐(簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)錐)，在既定升溫速率和一定氣氛條件下加熱，以試錐的彎倒程度與標(biāo)準(zhǔn)錐彎倒程度相當(dāng)?shù)膶?duì)比方法測(cè)定耐火度。截頭三角錐下底每邊長(zhǎng)8mm，上底每邊2mm，高30mm。測(cè)定時(shí)，在高溫下角錐內(nèi)可能出現(xiàn)液相。隨溫度升高，液相量增多，液相黏度降低，錐體軟化，當(dāng)軟化到一定程度后，錐體因其自重作用而逐漸彎倒。當(dāng)試錐與標(biāo)準(zhǔn)錐同時(shí)彎倒直到其頂點(diǎn)與底盤相接觸時(shí)，則以此標(biāo)準(zhǔn)錐已確定的彎倒溫度為準(zhǔn)，作為試錐的耐火度。常見的耐火原料及材料的耐火度見表1。
表1常見的耐火原料及材料的耐火度
(2)高溫荷重變形溫度
又稱耐火材料荷重軟化點(diǎn)或耐火材料荷重變形溫度，表示耐火材料在恒定荷重下對(duì)高溫和荷重共同作用的抵抗性能或耐火材料呈現(xiàn)明顯塑性變形的溫度范圍。通過(guò)耐火材料的荷重軟化溫度可以推斷其最高使用溫度，荷重軟化溫度在一定程度上表示耐火材料在其使用情況相仿的情況下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可作為確定耐火材料最高使用溫度的依據(jù)。常用材料的高溫荷重軟化變形溫度見表2。
表2常用材料的高溫荷重軟化變形溫度
決定荷重軟化溫度的主要因素是材料的化學(xué)礦物組成，同時(shí)也與材料的生產(chǎn)工藝直接有關(guān)。材料的燒成溫度對(duì)荷重軟化變形溫度影響較大，如適當(dāng)提高燒成溫度，則由于氣孔率降低、晶體長(zhǎng)大、結(jié)合好而提高開始變形溫度。提高原料的純度、減少低熔物或熔劑的含量，會(huì)提高荷重軟化變形溫度。例如黏土磚中的氧化鈉，硅磚中的氧化鋁，均為有害的氧化物。
(3)耐火材料的高溫體積穩(wěn)定性
耐火材料長(zhǎng)時(shí)間在高溫作用下，產(chǎn)生體積膨脹，叫做殘余膨脹。耐火材料殘余膨脹(變形)的大小，反映了高溫體積穩(wěn)定性的好壞，殘余變形越小，體積穩(wěn)定性越好;反之，體積穩(wěn)定性越差，越容易造成砌體的變形或破壞。
常用重?zé)�變化來(lái)判斷材料的高溫體積穩(wěn)定性，它是評(píng)定材料質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的常用耐火材料的重?zé)�變化指標(biāo)見表3。
表3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的常用耐火材料的重?zé)�變化指標(biāo)
大部分耐火材料在高溫作用下會(huì)產(chǎn)生收縮.在重?zé)龝r(shí)，多數(shù)耐火材料都發(fā)生收縮，這主要是因?yàn)椴牧显诟邷叵庐a(chǎn)生的液相將填充其中的孔隙，使顆粒進(jìn)一步地拉緊、拉近，發(fā)生重結(jié)晶，從而導(dǎo)致了材料的進(jìn)一步致密化。也有少數(shù)材料在重?zé)龝r(shí)產(chǎn)生膨脹，如硅磚由于使用中伴隨有多晶轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生膨脹，這是因?yàn)楣璐u在燒制時(shí)未轉(zhuǎn)化的石英，在高溫時(shí)會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)化為鱗石英或方石英，體積膨脹，硅磚中未轉(zhuǎn)化的石英大約有10%。為了降低材料重?zé)湛s和膨脹，適當(dāng)?shù)靥岣邿蓽囟群脱娱L(zhǎng)保溫時(shí)間是有效的，但不宜過(guò)高，否則會(huì)引起材料組織玻璃化.降低熱震穩(wěn)定性。由于燒成和使用中，材料中的石英顆粒產(chǎn)生膨脹，町抵消黏土的收縮，因此半硅磚的體積變化小，有的還略有膨脹。
(4)熱震穩(wěn)定性
耐火材料抵抗溫度的急劇變化而不破壞的性能稱為熱震穩(wěn)定性。此種性能也稱為抗熱震性或溫度急變抵抗性。
影響材料抗熱震穩(wěn)定性指標(biāo)的主要因素是材料的物理性質(zhì)，如熱膨脹性、熱導(dǎo)率等。一般來(lái)說(shuō)，材料的線膨脹率越大.熱震穩(wěn)定性越差;材料的熱導(dǎo)率越高，熱震穩(wěn)定性越好。此外，耐火材料的組織結(jié)構(gòu)、顆粒組成和材料的形狀等均對(duì)熱震穩(wěn)定性有影響。
