耐火材料荷重軟化溫度測試方法比較

王東，趙維平，崔永鳳，朱榮華

（國家陶瓷與耐火材料產品質量監督檢驗中心，山東淄博 255063）

經驗交流

耐火材料荷重軟化溫度測試方法比較

王東，趙維平，崔永鳳，朱榮華

（國家陶瓷與耐火材料產品質量監督檢驗中心，山東淄博 255063）

對測試耐火材料荷重軟化溫度所采用的示差升溫法和非示差升溫法進行比較，通過分析可知產生差異主要是由測溫熱電偶安裝位置和加荷系統在加熱過程中產生變形造成。通過比較發現，使用示差升溫法測定耐火材料荷重軟化溫度得到的結果比非示差升溫法測定結果低。

耐火材料；荷重軟化溫度；測試方法

1 前言

耐火材料的荷重軟化溫度是指材料在承受恒定壓負荷并以一定升溫速率加熱時產生變形的溫度，它表示了耐火材料同時抵抗高溫和荷重兩方面作用的能力，是衡量耐火材料質量的重要指標。目前，我國采用兩種方法測試耐火材料的這一性能：示差升溫法《GB/T 5989—2008耐火材料荷重軟化溫度試驗方法示差升溫法》和非示差升溫法《YB/T 370—1995耐火制品荷重軟化溫度試驗方法非示差升溫法》。但是，在實際應用中，針對同一種耐火材料使用這兩種方法分別進行檢測時，得到的荷重軟化溫度也不同，在考核耐火材料性能時容易產生歧義。本研究將對這兩種方法進行比較，分析產生這種差異的原因。

2 兩種測試方法

2.1 示差升溫法

將試樣在規定的載荷和升溫速率下加熱，測定在產生規定變形量時的相應溫度。從圖1可以看出，測試裝置通過上端的壓棒對試樣施加載荷，試樣的形變通過支撐棒中心的位移傳感器來測量，測溫熱電偶裝在剛玉內管里面。此方法采用的試樣為中心帶通孔的圓柱體，直徑Φ50 mm±0.5 mm，高度（50±0.5）mm，中心通孔直徑Φ12～Φ13 mm，并與圓柱體同軸。

2.2 非示差升溫法

在恒定的荷重和升溫速率作用下，試樣發生變形，測定其規定變形程度的相應溫度。從圖2可以看出，測試裝置通過上端的加壓棒對試樣施加載荷，試樣的形變通過裝置頂端的位移傳感器來測量，測溫裝置采用一端封閉的B型熱電偶，測溫端在試樣高度的一半處，且盡可能接近試樣表面，但不接觸試樣。此方法采用圓柱體試樣，直徑為Φ36 mm±0.5 mm，高度為（50±0.5）mm。

圖1 示差升溫法測試結構

圖2 非示差升溫法測試結構

3 兩種測試方法比較

選取粘土磚、高鋁磚、鎂磚、硅磚為試驗樣品，用兩種方法分別進行荷重軟化開始溫度的檢測。

3.1 儀器設備

示差升溫法測試采用HRY-03高溫荷軟蠕變測試儀，非示差升溫法測試采用HRY-02高溫荷軟測試儀，制樣采用SMMY-01雙面磨樣機。

3.2 制樣方法

按照國家標準GB/T 7321—2004規定定形耐火制品試樣制備方法制取試樣，每種耐火材料選取一塊試樣，均從每塊磚的對角線方向鉆取兩個試驗樣品。保證試樣的高度方向為制品成型時的加壓方向，試樣兩底面的平整度和平行度均≯0.2 mm。示差升溫法試樣為中心帶通孔的圓柱體，直徑為Φ50 mm，高度為50 mm，中心通孔直徑Φ12 mm；非示差升溫法試樣為圓柱體，直徑Φ36 mm，高度50 mm。

3.3 測試結果

對材料施加0.2 MPa的壓力，分別運用兩種方法測試荷重軟化開始溫度，升溫制度按以下規定進行：≤1 000℃時，升溫速率為10℃/min；＞1 000℃時，升溫速率為5℃/min，直至試驗結束。試樣變形量為0.6%時，記錄結果。測得材料的荷重軟化溫度性能結果見表1。

表1 荷重軟化溫度測試結果對比℃

3.4 結果分析

從表1可以看出，盡管不同耐火材料的0.2 MPa荷重軟化溫度不同，但是針對同一種材料，示差升溫法測試的荷重軟化溫度結果比非示差升溫法測試的要低，出現這種差異主要由以下因素造成。

非示差升溫法的測溫裝置采用一端封閉的B型熱電偶，測溫端在試樣高度的一半處，且在試樣外表面。示差升溫法使用的測溫熱電偶位于試樣內部的幾何中心，更能反映材料的真實情況。

運用示差升溫法進行測試，根據GB/T 5989—2008的規定，該方法采用一套示差機構，將整個加荷系統的變形量因素考慮在內，而且在最后的結果中扣除，因此測得的結果是試樣本身的變形量。而采用非示差升溫法，這類設備沒有示差機構來消除加荷系統變形帶來的影響，因此最后的測試結果是試樣和加荷系統變形的總和［1］。

4 結語

綜上所述，示差升溫法測試的荷重軟化溫度結果比非示差升溫法測試的結果要低。耐火材料研究機構和使用單位在對荷重軟化溫度這一指標進行研究時，一定要注意選擇合適的方法，避免因測試方法不同而引起爭議。

［1］李紅霞.耐火材料手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2007.

TQ175.1

B

1004-4620（2015）01-0074-02

2014-11-28

王東，男，1982年生，2008年畢業于中國海洋大學材料物理與化學專業，碩士。現為國家陶瓷與耐火材料產品質量監督檢驗中心工程師，從事陶瓷與耐火材料產品檢測及研究工作。