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耐火磚知識與新聞

耐火磚的硬度、耐磨性

一、耐火磚的硬度

硬度材料的硬度是指材料抵抗外力刻劃、壓入、研磨的能力。它是衡量耐火磚耐磨性及抗氣流與粉塵沖刷的一個重要指標。一般情況下,材料的硬度越高,其耐磨性及抗沖刷能力會越強。

衡量與測定材料的硬度可以用刻劃、壓入或研磨等方法。所謂刻劃是用手指、刀,或者標準礦物在一種材料上劃痕,觀察刻痕的狀況,判斷其硬度。壓入是指采用小球、小尖錐或者小圓柱在材料上施以集中的壓力,觀察壓痕的狀況,判斷硬度。研磨是指通過材料的摩擦損耗來判斷其硬度。表征材料的硬度常用的有莫氏硬度(HM)、布氏硬度(HB)與維氏硬度三種。莫氏硬度是由德國礦物學家莫斯(Fredevich Mchs)提出的。用來表示材料的相對硬度,以最硬的天然金剛石的硬度為標準,定為10級,其他材料的硬度在110級之問,依次遞減,如碳化硼的硬度為9.3,剛玉的硬度為9等。布氏硬度是用一定的載荷把大小一定(直徑一般為10 mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間后去載荷,以負荷與壓痕面積之比值(單位面積上承受的壓力)表示材料的硬度,即布氏硬度。維氏硬度是以120 kg以內的載荷施加于一個頂角為136度的金剛石方形錐壓人器上,壓人材料表面獲得壓痕凹坑,載荷與壓人凹坑表面積之比即為維氏硬度。測定各硬度都有嚴格的規定與儀器,例如顯微維氏硬度計等,測定時應按標準進行。

耐火磚的硬度取決于其晶體結構、化學結合強度、材料的密度以及處理工藝等許多因素。

耐火磚是一個多相體,它由骨料及基質構成,常含有不同的物相。因此,用顯微硬度計測得的硬度并不能代表耐火磚的硬度。實際上,測定耐火磚硬度的意義并不大。耐火磚的耐磨性可能更有實際意義。

二、耐火磚的耐磨性

耐磨性材料的耐磨性是指材料抵抗磨損的能力。摩擦學將磨損定義為:“物體相對運動時,相對運動表面的物質不斷損失或產生殘余變形稱為磨損!本湍突鸫u而言,最常見的是煅燒物料或含固體粒子的氣流對材料的磨損。前者如水泥回轉窯、高爐上部內襯以及焦爐焦化室等;后者如流化床鍋爐內壁、旋風分離器內壁等。耐火磚的耐磨性是抵抗這些物料磨損的能力。

我國規定耐火磚耐磨性的測定方法采用美國標準方法(ASTM)。其原理是:將規定形狀與尺寸的試樣垂直面對噴砂管,用壓縮空氣將磨損介質通過噴砂管吹到試樣上,測得磨損前后質量的變化。按下式計算耐火磚的磨損量:

A=(M1-M2)B=MB

式中A——耐火磚的磨損量,cm3。

M1——檢驗以前的試樣質量,g;

M2——檢驗以后的試樣質量,g;

B——試樣的體積密度,gcm3;

M——試樣的損失質量,g。

影響耐火磚耐磨性的因素很多,主要包括下列幾個方面。

1、硬度。通常認為硬度是衡量材料耐磨性的重要指標。材料越硬其耐磨性也越好,但在沖擊磨損很大的情況下,硬度影響并不一定非常大。前面提到耐火磚為非均質體,各部分的硬度可能不同。對于包含有剛玉磚、碳化硅磚,如果結合強度足夠,當硬度小的易磨損材料磨損后,這些高硬度的材料仍能抵抗對耐火磚的磨損。

2、晶體結構與晶體的互溶性。具有某種特定晶體結構的材料有較好的耐磨性,如具有密排六方結構的鈷的摩擦系數小,耐磨損。冶金上互溶性差的金屬之間的耐磨性也好。

3、強度。耐火磚的使用過程中會碰到大量的沖擊磨損,因此,高強度的耐火磚抗磨損的能力強。

4、體積密度。體積密度大,顯氣孑L率低的耐火磚抗磨損能力高。

5、溫度。溫度對材料的硬度、互溶性及反應性等有影響,因而間接影響耐火磚的耐磨性。通常,隨溫度的升高,硬度下降,互溶性及反應性提高,材料的耐磨性下降。耐火磚是在高溫下使用的,高溫下的耐磨性很重要?蓪⒃嚇臃湃霠t子中按常溫測定辦法測定耐火磚在高溫下的耐磨性。

6、氣氛。與溫度的影響相似,氣氛影響材料之間的互溶性與反應性,從而影響其耐磨性。

嚴格地講,耐火磚的耐磨性不屬于物理性質,而應歸人使用性能中,但它與硬度有密切關系。





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