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耐火砖知识与新闻

耐火砖的硬度、耐磨性

一、耐火砖的硬度

硬度材料的硬度是指材料抵抗外力刻划、压入、研磨的能力。它是衡量耐火砖耐磨性及抗气流与粉尘冲刷的一个重要指标。一般情况下,材料的硬度越高,其耐磨性及抗冲刷能力会越强。

衡量与测定材料的硬度可以用刻划、压入或研磨等方法。所谓刻划是用手指、刀,或者标准矿物在一种材料上划痕,观察刻痕的状况,判断其硬度。压入是指采用小球、小尖锥或者小圆柱在材料上施以集中的压力,观察压痕的状况,判断硬度。研磨是指通过材料的摩擦损耗来判断其硬度。表征材料的硬度常用的有莫氏硬度(HM)、布氏硬度(HB)与维氏硬度三种。莫氏硬度是由德国矿物学家莫斯(Fredevich Mchs)提出的。用来表示材料的相对硬度,以最硬的天然金刚石的硬度为标准,定为10级,其他材料的硬度在110级之问,依次递减,如碳化硼的硬度为9.3,刚玉的硬度为9等。布氏硬度是用一定的载荷把大小一定(直径一般为10 mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间后去载荷,以负荷与压痕面积之比值(单位面积上承受的压力)表示材料的硬度,即布氏硬度。维氏硬度是以120 kg以内的载荷施加于一个顶角为136度的金刚石方形锥压人器上,压人材料表面获得压痕凹坑,载荷与压人凹坑表面积之比即为维氏硬度。测定各硬度都有严格的规定与仪器,例如显微维氏硬度计等,测定时应按标准进行。

耐火砖的硬度取决于其晶体结构、化学结合强度、材料的密度以及处理工艺等许多因素。

耐火砖是一个多相体,它由骨料及基质构成,常含有不同的物相。因此,用显微硬度计测得的硬度并不能代表耐火砖的硬度。实际上,测定耐火砖硬度的意义并不大。耐火砖的耐磨性可能更有实际意义。

二、耐火砖的耐磨性

耐磨性材料的耐磨性是指材料抵抗磨损的能力。摩擦学将磨损定义为:“物体相对运动时,相对运动表面的物质不断损失或产生残余变形称为磨损。”就耐火砖而言,最常见的是煅烧物料或含固体粒子的气流对材料的磨损。前者如水泥回转窑、高炉上部内衬以及焦炉焦化室等;后者如流化床锅炉内壁、旋风分离器内壁等。耐火砖的耐磨性是抵抗这些物料磨损的能力。

我国规定耐火砖耐磨性的测定方法采用美国标准方法(ASTM)。其原理是:将规定形状与尺寸的试样垂直面对喷砂管,用压缩空气将磨损介质通过喷砂管吹到试样上,测得磨损前后质量的变化。按下式计算耐火砖的磨损量:

A=(M1-M2)B=MB

式中A——耐火砖的磨损量,cm3

M1——检验以前的试样质量,g

M2——检验以后的试样质量,g

B——试样的体积密度,gcm3

M——试样的损失质量,g

影响耐火砖耐磨性的因素很多,主要包括下列几个方面。

1、硬度。通常认为硬度是衡量材料耐磨性的重要指标。材料越硬其耐磨性也越好,但在冲击磨损很大的情况下,硬度影响并不一定非常大。前面提到耐火砖为非均质体,各部分的硬度可能不同。对于包含有刚玉砖、碳化硅砖,如果结合强度足够,当硬度小的易磨损材料磨损后,这些高硬度的材料仍能抵抗对耐火砖的磨损。

2、晶体结构与晶体的互溶性。具有某种特定晶体结构的材料有较好的耐磨性,如具有密排六方结构的钴的摩擦系数小,耐磨损。冶金上互溶性差的金属之间的耐磨性也好。

3、强度。耐火砖的使用过程中会碰到大量的冲击磨损,因此,高强度的耐火砖抗磨损的能力强。

4、体积密度。体积密度大,显气孑L率低的耐火砖抗磨损能力高。

5、温度。温度对材料的硬度、互溶性及反应性等有影响,因而间接影响耐火砖的耐磨性。通常,随温度的升高,硬度下降,互溶性及反应性提高,材料的耐磨性下降。耐火砖是在高温下使用的,高温下的耐磨性很重要。可将试样放入炉子中按常温测定办法测定耐火砖在高温下的耐磨性。

6、气氛。与温度的影响相似,气氛影响材料之间的互溶性与反应性,从而影响其耐磨性。

严格地讲,耐火砖的耐磨性不属于物理性质,而应归人使用性能中,但它与硬度有密切关系。





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