耐火材料的荷重軟化溫度是指耐火磚在持續(xù)升溫條件下承受恒定載荷產(chǎn)生變形的溫度。它表示了耐火材料同時(shí)抵抗熱負(fù)荷和重負(fù)荷兩方面作用的能力，在一定程度上表明了磚在與其使用情況相似條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用示差—升溫法測(cè)定耐火磚的荷重軟化溫度。其原理是，在規(guī)定的恒壓載荷和升溫速率下加熱圓柱體試樣，直到試樣產(chǎn)生規(guī)定的壓縮變形，記錄升溫時(shí)試樣的形變，測(cè)定其達(dá)到規(guī)定形變量時(shí)的相應(yīng)溫度。所用試樣直徑為50mm，高50mm，中心孔徑為12—13mm的中空的圓柱體。施加在試樣上的載荷為0.2MPa。l000℃以下時(shí)升溫速度為4—5℃／min，高于1000℃時(shí)為5—10℃／min。記錄試樣中心溫度及變形量，繪制溫度-變形曲線，再利用預(yù)先已測(cè)得的相當(dāng)于通常試樣高度的氧化鋁管的溫度-膨脹曲線，對(duì)試驗(yàn)所得的溫度-變形曲線進(jìn)行校正，分別報(bào)告自試樣膨脹最高點(diǎn)起，壓縮試樣原始高度的變形量為0.5％，1.0％，2.0％和5.0％相對(duì)應(yīng)的T_0.5，T_1.0，T_2.0和T_5.0，作為耐火材料的各級(jí)荷重軟化溫度。對(duì)有些耐火材料，當(dāng)加熱至某一溫度時(shí)，突然潰裂或破裂，無法測(cè)定各種變形溫度，則以發(fā)生此現(xiàn)象的溫度作為潰裂點(diǎn)或破裂點(diǎn)。

各種耐火磚的荷重變形曲線和荷重變形溫度和0.2MPa的荷重變形溫度分別如下圖。

各種耐火磚的荷重變形曲線

1一高鋁磚；2一硅磚；3一鎂磚；4，6一粘土磚；5一半硅磚

幾種耐火磚的0.2MPa荷重變形溫度

從可以看出，粘土磚的開始荷重軟化變形溫度較低，荷重變形溫度曲線比較平緩，開始變形與變形達(dá)30％時(shí)的溫度相差近350℃。鎂磚的開始軟化變形溫度較高，開始變形后持續(xù)變形不足10％即破裂。硅磚的開始軟化變形溫度較高，但達(dá)到軟化變形溫度后幾乎立即潰裂。另外，從各種耐火材料的耐火度與其開始荷重軟化溫度的對(duì)比也可以看出，硅磚僅相差數(shù)十度；粘土磚一般相差數(shù)百度；普通鎂磚大約相差干度以上。

各種耐火材料開始荷重軟化溫度和荷重變形溫度曲線的不同，主要取決于耐火磚的化學(xué)礦物組成，也在一定程度上與其微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。其中影響顯著的因素主要有：主晶相的種類和性質(zhì)，以及主晶相和次晶相間的結(jié)合狀態(tài)；基質(zhì)的性質(zhì)和基質(zhì)同主晶相、主晶相和次晶相的數(shù)量比及分布狀態(tài)。另外，耐火磚磚的致密度和氣孔的狀況也有一定的影響。

當(dāng)耐火磚完全由單相多晶體構(gòu)成時(shí)，磚的荷重軟化溫度與晶相的熔點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。例如由高熔點(diǎn)晶體構(gòu)成的高純耐火磚的荷重軟化溫度必定較高。高純燒結(jié)剛玉荷重開始軟化溫度可達(dá)1870℃。當(dāng)耐火磚中的高熔點(diǎn)晶體互相接觸或互相交織形成堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，其荷重軟化溫度必定較高。反之，高熔點(diǎn)晶相呈孤立狀態(tài)時(shí)，其荷重軟化溫度必定較低。如硅磚的相組成主要是鱗石英和少量方石英。由于鱗石英在磚中形成矛頭狀雙晶互相交織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故荷重軟化溫度皆很高，開始軟化的溫度多在1650℃以上，有的高達(dá)1800℃以上，高于鱗石英的熔點(diǎn)。又如普通鎂磚，其中主晶相方鎂石的熔點(diǎn)高達(dá)2800℃，但因主晶相被孤立，故荷重軟化開始溫度僅1550℃左右。

當(dāng)耐火磚中除高熔點(diǎn)晶相以外還有基質(zhì)時(shí)，基質(zhì)在高溫下是否易于形成熔體，熔體的粘度是否易隨溫度升高而降低，以及基質(zhì)的數(shù)量和分布等對(duì)荷重軟化溫度有顯著影響。例如粘土磚和含A12O3較低的高鋁磚的主晶相皆為莫來石，因其中都有較多的富含SiO2的玻璃質(zhì)基質(zhì)，莫末石晶體孤立地分散于其中。由于基質(zhì)在1000℃以下開始軟化，故磚開始軟化變形的溫度較低，并隨基質(zhì)含量增多，即莫來石與基質(zhì)含量比的減小而降低。另外，由于此種基質(zhì)的粘度隨溫度升高而降低的速率較慢，故變形溫度范圍較寬。又如普通鎂磚的主晶相方鎂石晶粒多被基質(zhì)包圍，而此種基質(zhì)又由易熔硅酸鹽晶體構(gòu)成，磚的荷重軟化溫度受基質(zhì)控制，因而較低。當(dāng)基質(zhì)熔融以后，由于其粘度很低，造成試樣極易突然破裂。再如硅磚，其具有很高的荷重軟化溫度，除鱗石英等構(gòu)成的骨架以外，也與高粘度玻璃相的基質(zhì)有關(guān)。隨著氣孔率的增加，荷重軟化開始溫度降低。

綜上所述，為了提高耐火磚的荷重軟化溫度，必須確保原料的純度和燒成溫度，降低基質(zhì)含量，改善基質(zhì)的性質(zhì)與分布，提高耐火磚的致密性和晶體的良好發(fā)育長(zhǎng)大與結(jié)合。為必須正確選用原料組成及其配比和制定合理的工藝方法與制度。

荷重軟化溫度是評(píng)價(jià)耐火材料質(zhì)量的一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。測(cè)定荷重軟化溫度時(shí)的熱負(fù)荷和重負(fù)荷共同作用的條件接近耐火材料服役時(shí)的許多實(shí)際狀況，其中開始軟化變形溫度可作為在相近工作條件下大多數(shù)耐火材料使用溫度上限的參考值。一般而言，除耐火材料在服役時(shí)所承受的重負(fù)荷很低以外，若在熱負(fù)荷和重負(fù)荷的雙重作用下服役，而且重負(fù)荷接近0.2MPa時(shí)，最高使用溫度應(yīng)該控制在此極限值以下。軟化或由軟化至潰裂的過程，可作為對(duì)材料的礦物組成與結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)及其工藝制度合理與否的判據(jù)，從而為改進(jìn)耐火材料的質(zhì)量和正確選材提供依據(jù)。應(yīng)該指出的是，耐火材料的軟化溫度基本上是瞬時(shí)測(cè)定的，而絕大多數(shù)耐火磚在實(shí)際中是長(zhǎng)期服役的，即長(zhǎng)期在熱負(fù)荷和重負(fù)荷共同作用下工作，從而使耐火材料的變形和裂紋易于持續(xù)地發(fā)展，并可導(dǎo)致?lián)p毀。隨著重負(fù)荷增大，變形加快、加大。因此，耐火材料的荷重軟化溫度僅能在確定耐火材料的最高使用溫度時(shí)參考。

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