[科普中國]-耐急冷急熱性

耐急冷急熱性又稱耐熱震性（thermal shock resistance）。耐火制品抵抗急冷急熱的溫度驟變而不破壞的性能。當(dāng)制品驟然受熱（或受冷）發(fā)生膨脹（或收縮）時，因各部分變形互相受到制約而產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過制品內(nèi)部結(jié)合力時，制品就產(chǎn)生崩裂或剝落。制品的耐急冷急熱性以實(shí)驗(yàn)方法測定。耐急冷急熱性主要取決于耐火原料及其制品的熱膨脹性、異熱性和斷裂韌性等，并與其組織結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸有關(guān)。

簡介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。

原理耐火材料在使用過程中，經(jīng)常會受到環(huán)境溫度急劇變化的作用，例如，鑄鋼用盛鋼桶襯磚在澆筑過程中，轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐等煉鋼時的加料、出鋼或操作中爐溫的變化等，導(dǎo)致制品產(chǎn)生裂紋，剝落甚至崩潰。此種破壞作用不僅限制了制品和窯爐的加熱和冷卻速度，限制了窯爐操作的強(qiáng)化，并是致使窯爐損壞較快的主要原因之一。眾所周知，硅磚受急冷急熱易產(chǎn)生裂紋、開裂；鎂磚易于剝落，通常被稱為熱震穩(wěn)定性低的材料或抗熱震性小的材料。反之，則為熱震穩(wěn)定性高或抗熱震性大的材料1。

不足耐火材料是非均質(zhì)的脆性材料，與金屬制品相比，由于它的熱膨脹率較大，熱導(dǎo)率和彈性較小，以及抗張強(qiáng)度低等，抗熱應(yīng)力而不破壞的能力差，導(dǎo)致其抗熱震性較低。

分類材料的熱震破壞可分為兩大類：一類是瞬時斷裂，稱為熱沖擊斷裂；另一類是在熱沖擊循環(huán)作用下，先出現(xiàn)開裂，剝落，然后變質(zhì)和碎裂，終至整體損壞，稱為熱震損傷2。

相關(guān)觀點(diǎn)對于脆性耐火材料抗熱震性的評價源于兩種觀點(diǎn)。

一種是基于熱彈性理論，以熱應(yīng)力Sh和材料固有強(qiáng)度Sf之間的平衡條件作為熱震破壞的判據(jù)：

Sh≥Sf

當(dāng)材料固有強(qiáng)度不足以抵抗熱震溫差△T引起的熱應(yīng)力時，就導(dǎo)致材料瞬時斷裂，即所謂的“熱震斷裂”。

另一種是基于斷裂力學(xué)概念，以熱彈性應(yīng)變能W和材料的斷裂能U之間的平衡條件為熱震破壞的判據(jù)：

W≥U

當(dāng)熱應(yīng)力導(dǎo)致的儲存于材料中的應(yīng)變能W足以支付裂紋成核和擴(kuò)展形成新生表面所需要的能量U，裂紋就可能形成和擴(kuò)展。它把材料的抗熱震性和其物理性質(zhì)的變化聯(lián)系起來，探討材料在受熱過程中出現(xiàn)的開裂、剝落、退化、變質(zhì)終至碎裂，損壞的過程，即所謂的熱損傷過程3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

邱學(xué)農(nóng) - 副教授 - 濟(jì)南大學(xué)