耐火材料的力學(xué)性能
2020-07-30
耐火材料是構(gòu)筑工業(yè)爐內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)材料。在長(zhǎng)期使用過(guò)程中,該材料經(jīng)受著溫度和外力的雙重作用,相應(yīng)地會(huì)產(chǎn)生各種應(yīng)力和變化。耐火材料抵抗這些應(yīng)力、應(yīng)變的性能,稱為耐火材料的力學(xué)性能。工程上,評(píng)價(jià)耐火材料力學(xué)性能的技術(shù)指標(biāo)主要有:常溫力學(xué)強(qiáng)度、高溫力學(xué)強(qiáng)度、荷重軟化溫度、高溫蠕變性、模量和耐磨性等。
(一)耐火材料的常溫力學(xué)強(qiáng)度
耐火材料常溫狀態(tài)下抵抗外力作用而不破損的臨界應(yīng)力。通常用常溫耐壓強(qiáng)度、常溫抗折強(qiáng)度和常溫抗剪強(qiáng)度三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)表示。
1,常溫耐壓強(qiáng)度
2,常溫抗折強(qiáng)度
抗折強(qiáng)度
3,常溫抗剪強(qiáng)度
耐火材料在常溫狀態(tài)下抗剪切作用的臨界剪應(yīng)力。除某些耐火泥疆外,一般不進(jìn)行該項(xiàng)指示測(cè)定。
(二)耐火材料的高溫力學(xué)強(qiáng)度
1,高溫耐壓強(qiáng)度,耐火材料高溫狀態(tài)下的臨界壓應(yīng)力(單位MPa),其計(jì)算式于常溫耐壓強(qiáng)度相同。
2,高溫抗折強(qiáng)度,耐火材料高溫狀態(tài)下的抵抗彎矩作用時(shí)的臨界彎曲應(yīng)力(單位MPa)其計(jì)算式于常溫耐抗折度相同。
3,高溫抗剪強(qiáng)度,耐火材料在高溫狀態(tài)下抵抗剪切力作用時(shí)的臨界剪應(yīng)力(單位MPa)除某些耐火泥漿外,一般不進(jìn)行該項(xiàng)指標(biāo)測(cè)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(chǎn)生不同程度變形的對(duì)應(yīng)溫度,稱為耐火材料荷重軟化溫度,又稱荷重變化溫度或簡(jiǎn)稱荷重軟化點(diǎn)。它反映了承受恒定荷重的耐火材料,在某一溫度下的應(yīng)變程度,是表征耐火材料高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。耐火材料荷重軟化溫度可以采用升溫法和保溫法兩種實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得。影響耐火材料荷重軟化溫度的主要因素有:化學(xué)礦物組成和組織結(jié)構(gòu);晶相、液相的數(shù)量和相互間作用以及液相的粘度;宏觀組織結(jié)構(gòu),如密度、氣孔率等。一般而言,晶體呈網(wǎng)絡(luò)狀構(gòu)造的耐火材料的荷重軟化溫度較高,呈孤島狀分布于液相中的構(gòu)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(shí),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(qiáng)度的恒定力的長(zhǎng)期作用時(shí)產(chǎn)生變形,且變形量隨時(shí)間的延續(xù)而不斷增大,這種現(xiàn)象稱為高溫蠕變。因蠕變而導(dǎo)致材料損毀,稱為蠕變斷裂。耐火材料在恒定溫度和力的長(zhǎng)時(shí)間作用下,其變形量和時(shí)間之間的關(guān)系表征了材料的高溫蠕變性。按施加里的種類不同,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(zhuǎn)蠕變。我國(guó)目前主要采用高溫壓縮蠕變來(lái)表示耐火材料的高溫蠕變性,即在規(guī)定的恒定溫度和壓力長(zhǎng)時(shí)間作用下,材料的變形量與時(shí)間之間的關(guān)系曲線。也可以表示為蠕變速率,或者為了達(dá)到某一規(guī)定的變形量所需要的時(shí)間表示其高溫蠕變性。典型的高溫蠕變曲線.
(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(jié)構(gòu)特征和力學(xué)性能的重要參考。通常耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)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(guān)系。耐火材料彈性模量的測(cè)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(jī)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于材料中顆粒的硬度、顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度和空隙存在的狀況等。因此,組織結(jié)構(gòu)致密均勻、氣孔率低、硬度大、強(qiáng)度高的耐火材料通常具有良好的耐磨性,在實(shí)際應(yīng)用中,也可格局這些性能判斷、評(píng)定耐火材料的耐磨性優(yōu)劣。如需要直接測(cè)定耐火材料耐磨性時(shí),可采用研磨法和噴砂法。
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