耐火材料热震稳定性与热应力

　　耐火材料的高温体积稳定性是指材料的形状和体积在长期高温使用期间保持稳定，是评价产品质量的一个重要指标。

　　在烧成过程中，耐火材料的物理化学变化一般不会在烧成温度下达到平衡状态。产品长时间使用，在高温下会继续发生一些物理化学反应；另外，由于各种原因，烧结不充分的产品在耐火材料烧成过程中会进一步烧结。这方面也会导致产品体积和尺寸发生不可逆的变化，即残余膨胀或收缩，也称重燃膨胀或收缩。重烧体积的变化表明产品的高温体积稳定性。

　　耐火制品的高温体积稳定性指标对其使用具有指导意义。对于再燃膨胀或收缩率高的产品，在高温下使用过程中体积和尺寸的变化可能导致产品脱落或应力损伤，甚至可能导致耐火砖松动和介质侵入建筑体内部，结果是建筑体损伤。这一点尤其重要，因为成型耐火砖和未烧砖在使用前不需要烧制。为了提高成型产品的高温体积稳定性，可适当提高烧结温度和保温时间，使物理化学反应和烧结得以充分进行。

　　在使用过程中，耐火材料经常受到环境温度的快速变化，导致产品开裂、剥落甚至坍塌。这种损坏限制了窑炉的升温和降温速度，限制了窑炉的强化运行，也是产品和窑炉加速损坏的主要原因之一。

　　若某种活动材料具有抗温急变而不破坏的能力，则称为热震稳定性高（或抗热震性好）；否则我们称为热震稳定性低（或耐热震性差）。比如莫来石、堇青石耐火设计材料在温度发生急变时不易出现断裂产生剥落，是热震稳定性高（或耐热震性好）的材料；硅砖和镁砖在温度急变下可以容易导致断裂进行剥落，是热震稳定性低（或耐热震性差）的材料。

　　对于钢包、转炉炉衬、陶瓷隧道窑车、窑具等，工作温度变化剧烈，应选用热震稳定性高的材料。

　　在没有外部应力影响的情况下，耐火材料因温度突变而产生裂纹或断裂，这是由于热膨胀导致内应力局部或全部超过材料强度的必然结果。热应力不只是由机械约束引起的，在平均材料中也是如此，当温度梯度与非平均材料的热膨胀系数存在差异时，甚至单相多晶中热膨胀系数的各向异性也是热应力产生的根本原因。