耐火材料的荷软温度、耐压抗折强度、高温蠕变性的计算方式及意义
耐火材料的力学性质是指材料在不同温度下的强度、弹性和塑性性质。这些性质表征材料在不同温度下抵抗因外力作用而产生的各种形变和应力而不破坏的能力。可见，力学性质对耐火材料使用有重要意义。
耐火材料力学性质通常以耐压强度、抗折强度、荷重软化温度和高温蠕变等指标来判断。
常温及高温耐压强度
(一) 常温耐压强度
常温耐压强度是在室温下，致密定形耐火制品单位面积上所能承受而不破坏的极限载荷。常温耐压强度按下式计算：
耐压制品的常温耐压强度对于该制品的生产、运输、使用性能都有很大的影响，因此希望有较高的耐压强度值。
耐压强度高表明制品的成型泥料加工质量好，成型坯体结构均一，砖体烧结良好。
(二) 高温耐压强度
高温耐压强度是耐火材料在指定的高温条件下，单位面积上所能承受而不破坏的极限压应力。
耐火制品的高温强度决定了该制品的使用范围，它是耐火材料使用选择的重要依据之一。
高温耐压强度指标对不烧耐火制品和不定形耐火材料更具有意义。特别是用各种结合剂结合的耐火浇注料和耐火可塑料，由于未经高温烧结即投入使用，使用中将发生一系列物理-化学作用，如胶结相的脱水、分解、晶型转变以及高温下的烧结作用等同时会发生强度变化，因此高温耐压强度更具有重要意义，是必测的项目。
常温及高温抗折强度
(一)常温抗折强度
耐火制品的常温抗折强度又称常温弯曲强度，是制品的常温力学性能之一，它表征材料在常温下抵抗弯矩的能力。
常温抗折强度定义为：在室温下，规定尺寸的长方体试样在三点弯曲装置上受弯时所能承受的最大应力。弯曲装置原理如图1所示。
图1 弯曲装置原理图
常温抗折强度按下式计算：
根据实验结果可知：抗折强度值约比耐压强度值小1/2 ~ 2/3。
耐火制品的抗折强度的主要影响因素是其组织结构。细颗粒组织结构有利于这个指标的提高。
(二)高温抗折强度
高温抗折强度又称高温断裂模量或高温弯曲强度，是制品的高温力学性能之一，它表征材料在高温下抵抗弯矩的能力。
高温抗折强度定义为：在高温下，规定尺寸的长方体试样在三点弯曲装置受弯时所能承受的最大应力。弯曲装置原理如图2所示。
图2 弯曲装置原理图
高温抗折强度按下式计算：
式中 R2——耐火制品高温抗折强度，Pa;
F——试样断裂时的最大载荷，N;
L——下刀口间的距离，cm;
b——试样中部的宽度，cm;
h——试样中部的高度，cm。
高温抗折强度值大的制品，在高温下使用时，会提高对物料的撞击、磨损，增强抗渣性，因此该指标已愈来愈多地被使用。
耐火制品的高温抗折强度值，主要取决于材料的化学矿物组成、组织结构和生产工艺。材料中的熔剂物质对制品的高温抗折强度也有显著的影响。
荷重软化温度
耐火材料在高温下的荷重变形指标是以荷重软化温度表示的。它是制品对高温和荷重的共同作用的抵抗能力，也表示耐火制品呈现明显塑性变形的软化范围。因此，此项指标作为确定耐火材料最高使用温度的依据。
荷重软化温度定义为：耐火制品在持续升温条件下，随恒定载荷产生变形的温度。
荷重软化温度的测定：试样为Φ36mmx50mm的圆柱体，一般加压0.2MPa， 从试样膨胀至最高点压缩至它原始高度的0.6%称为开始变形温度，4%为软化变形温度，还有40%变形温度。
几种耐火制品在0.2MPa压力下变形的大致温度见表1及图3。
表1 几种耐火制品在0.2MPa荷重下不同变形量的温度
图3 各种耐火材料的荷重变形曲线
1—高铝砖(铝含量70%);2—硅砖;3—镁砖;
4，6—黏土砖;5—半硅砖
耐火材料的软化温度主要决定于它的化学-矿物组成和显微结构，制品中主晶相的熔点高、含量多;玻璃相少或玻璃相熔化时所生成的黏度高;或晶相间形成良好的结构，如莫来石柱状晶体交叉网络结构，某些碱性砖晶相的直接结合等，都有利于制品荷重软化温度的提高。所以根据荷重软化温度指标，可以判断、推测：
(1) 耐火材料在使用过程中在何种条件下失去承压能力;
(2) 耐火材料内部显微结构。
高温蠕变性
耐火材料在恒定高温和一定荷重作用下产生的变形与时间关系，即为材料的高温蠕变性。当材料在高温下承受小于其极限强度的某一荷载时，必然产生塑性变形，它的变形量会随时间的增长而逐渐增加，甚至会使材料破坏。此种蠕变现象，无疑对耐火材料的使用更为重要，因为对在高温下的耐火材料同时考虑了3个因素：强度、温度和时间。
由于施加在耐火材料上的荷重方式不同，可分为高温压缩蠕变、高温拉伸蠕变、高温抗折蠕变和高温扭转蠕变等，其中最常使用的是高温压缩蠕变(简称压蠕变)。
耐火制品压蠕变的定义为：承受压应力的制品随着时间变化而发生的等温变形。
通常压力为0.2MPa，试样要求为带中心孔的圆柱体，直径50mm ± 0.5mm， 高50mm ±0. 5mm，中心孔直径12 ~ 13mm，并与圆柱体共轴。
高温压缩蠕变率按下式计算：
耐火材料在高温、荷重条件下变形量(%)与时间h的形变曲线，影响因素较多，一般来说有如下几个方面：
(1) 使用条件：温度、荷重、时间、气氛性质(是氧化性或还原性);
(2) 材质：化学组成(杂质成分和其含量尤为重要)、矿物组成(是单相或复相，熔点，尤其玻璃相的组成和数量)。
(3) 显微结构：如结晶相、玻璃相、晶相相互关系、气孔大小与含量、分布等。
在使用时，对耐火材料的蠕变指标，因使用条件不同，用户各有不同要求。 高温蠕变与荷重软化温度的异同：共同点都是在一定静荷重下按照一定的升温速度，测定试样发生的变形量。不同点：荷重软化温度是在以上条件下测定试样各种变形量的相应温度，例如测定试样自膨胀最高点压缩至原试样高度的0.6%时的相应温度;而蠕变是在某一高温时(如1550℃、1500℃、1450℃、1400℃等)恒温在一定静荷重下测定单位时间的变形量或者是达到某种变形量所需的时间，即时间与变形量的关系。
文章来源：蓝晶石 红柱石 硅线石