耐火度又称耐熔度。表征物体抵抗高温而不熔化的性能指标。耐火度不是物质的物理常数,而是一个技术指标,它的高低由物料的化学组成、
分散度、液相在其中所占比例以及液相黏度等所决定。耐火度的测定方法是:将试验物料做成规定尺寸的截头三角锥,在一定的升温速度下加热时,由于本身的重量而逐渐弯倒,试锥弯倒至其顶端与底盘接触时的温度即试验物料的耐火度。
耐火度所表示的意义与
熔点不同。熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。对绝大多数普通耐火材料而言,都是多相非均质材料,无一定熔点,其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程,在高温下相当宽的范围内,固液相并存。故欲表征这种材料在高温下的软化和熔融的特征,只能以耐火度来度量。
耐火度是判定能否作为耐火材料的依据。国际标准化组织耐火材料技术委员会(ISO/TC33) 1986年公布,耐火度达到1500℃以上的
无机非金属材料或制品即为耐火材料。耐火度不是耐火材料的熔点,因为耐火材料是各种矿物组成的多相固体混合物,不是单相的纯物质,它主要是表征材料在无荷重和高温作用下熔融和软化的程度,是耐火材料的重要质量指标之一,不能把耐火度作为耐火材料的使用温度,耐火材料达到耐火度时,已有70%~80%的液相生成,其粘度为10~15Pa·s,不再有机械强度和耐侵蚀性。提高耐火原料的纯度,可提高耐火材料的耐火度。
耐火度是评定耐火材料的一项重要技术指标。但是,不能作为制品使用温度的上限。对由单相
多晶体构成的耐火材料,其耐火度一般低于晶体的熔点。但是,有些耐火材料,如当形成的液相粘度很高时,其耐火度也可高于熔点。
耐火材料试锥在高温下的弯倒程度,主要取决于液相与固相的数量比、液相的粘度变化和
高熔点晶相的
分散度。通常锥体达到耐火度时,多数均含液相约70~80%,液相粘度约为10~50Pa·s,并随材料不同而异。因此,可以认为耐火材料耐火度的高低除与测定条件,特别是与试锥的
粒度组成和升温速度以及某些材料与测定气氛有关以外,主要受材料的化学和矿物组成所控制。对由各种单二组分构成的耐火材料而言,主要取决于化合物熔点的高低。而对由多组分构成的耐火材料而言,取决于主成分和他成分的数量比。杂质会严重降低材料的耐火度。如对Al2O3,含量在20~80%之间的硅铝系耐火材料而言,耐火度t 可近似地以Al2O3和杂质R 百分含量估算,即t=1580+4.386(Al2O3-R)。因此,欲提高耐火材料的耐火度,必须提高主成分和
主晶相的数量并尽量降低杂质。
中国标准(GB7322)与国际标准完全相同,将被测材料磨成细粉,制成与标准测温锥形状、尺寸相同的截头三角锥,也可直接从耐火制品上锯取上述的截头三角锥,与标准测温锥一起插在一个耐火的底盘上,放在炭阻炉或燃气高温炉内,按规定的速率加热,视其与标准测温锥相比较所弯倒的程度,当其弯倒至锥的尖端接触底盘时的温度(见下图1所示),即为材料的耐火度,通常都用标准测温锥的锥号表示。
各国标准测温锥规格不同,锥号所代表的温度也不一致。世界上最常见的是德国的塞格尔锥(Segerkegel),缩写为SK,如SK35代表1780℃,而美国的奥顿锥(orton) 35代表1785℃。
国际标准化组织的标准测温锥(ISO)、中国的标准测温锥(WZ)和前苏联的标准测温锥(ПК)都是一致的,采用锥号乘以10即为所代表的温度。如ISO176、WZ176以及ПК176均代表1760℃。英、德、美国标准测温锥号的相应温度见下表。