耐火材料的使用性能是指耐火材料在高溫下使用時(shí)所具有的性能。包括耐火度、荷重軟化溫度、重?zé)€變化率、抗熱震性、抗渣性、抗酸性、抗堿性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蝕性等。

 

（一）耐火度

耐火度是指耐火材料在無(wú)荷重時(shí)抵抗高溫作用而不熔化的性能。耐火度是判斷材料能否作為耐火材料使用的依據(jù)。國(guó)際際準(zhǔn)化組織規(guī)定耐火度達(dá)到1500℃以上的無(wú)機(jī)非金屬材料即為耐火材料。耐火度的意義與熔點(diǎn)不同。不能把耐火度作為耐火材料的使用溫度。

 

決定耐火度的基本因素是材料的化學(xué)礦物組成及其分布情況。各種雜志成分，特別是具有強(qiáng)溶劑作用的雜質(zhì)成分，會(huì)嚴(yán)重降低制品的耐火度。因此，提高耐火材料耐火度的主要途徑是采取適當(dāng)措施來(lái)保證和提高原料的純度。

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了耐火材料耐火度的試驗(yàn)方法，其要點(diǎn)是，將被測(cè)材料制成與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫錐形狀、尺寸相同的截頭三角錐，在規(guī)定的加熱條件下，與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫錐彎倒情況做比較，直至試錐頂部彎倒接觸底盤(pán)，此時(shí)與試錐同時(shí)彎倒的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫錐可代表的溫度即為該試錐的耐火度。

耐火材料的耐火度通常都用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫錐的錐號(hào)表示。各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫錐規(guī)格不同，錐號(hào)所代表的溫度也不一致。

耐火制品的化學(xué)成分、礦物組成及其分布狀態(tài)是影響耐火度的最基本因素。需要說(shuō)明的是耐火制品的耐火度并不表示它的使用溫度，因?yàn)槟突鸩牧显谑褂弥薪?jīng)受高溫作用的同事，通常還伴隨有荷重和外物的熔劑作用等等，實(shí)際允許使用溫度要比耐火度低得多。

（二）荷重軟化溫度
耐火材料在高溫下的荷重變形指標(biāo)表示它對(duì)高溫和荷重同時(shí)作用的抵抗能力，也表示耐火材料呈現(xiàn)明顯塑性變形的軟化范圍。

耐火材料高溫荷重變形溫度是其重要的質(zhì)量指標(biāo)，因?yàn)樗谝欢ǔ潭壬媳砻髟撝破吩谂c其使用情況相仿條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。決定荷重軟化溫度的主要原因是該制品的化學(xué)——礦物組成，同時(shí)也與該制品的生產(chǎn)工藝直接有關(guān)。

荷重軟化溫度的測(cè)定一般是加壓0.2Mpa，從試樣膨脹的最高點(diǎn)壓縮至它原始高度的0.6%為軟化開(kāi)始溫度，4%為軟化變形溫度及40%變形溫度。

根據(jù)耐火材料的荷重變形溫度指標(biāo)，可以判斷耐火材料在使用過(guò)程中在何種條件下失去荷重能力以及高溫下制品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)情況，但在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意下述情況：
（1）實(shí)際使用條件下所承受的荷重要比0.2Mpa/cm2低得多，只是在個(gè)別情況下達(dá)0.2~0.5Mpa/cm2，由于負(fù)荷低，制品的開(kāi)始變形溫度將升高；

（2）砌體沿厚度方向受熱不均勻，而大部分負(fù)荷將由較低的部分來(lái)承擔(dān)；

（3）在使用條件下制品承受變形時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)時(shí)間；

（4）耐火材料在實(shí)際使用過(guò)程中，還可能承受其他種類的負(fù)荷，如彎曲、拉伸、扭轉(zhuǎn)等。

（三）高溫體積穩(wěn)定性（重?zé)€變化）
耐火材料在高溫下長(zhǎng)期使用時(shí)，其外形體積保持穩(wěn)定不發(fā)生變化（收縮或膨脹）的性能稱之為高溫體積穩(wěn)定性。通常用重?zé)€變化來(lái)判斷制品的高溫體積穩(wěn)定性，它是評(píng)定制品質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

重?zé)€變化是指耐火制品試樣加熱到規(guī)定溫度，保溫一定時(shí)間，冷卻到室溫后所產(chǎn)生的殘存膨脹或收縮。

（四）抗熱震性
耐火材料在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到環(huán)境溫度的急劇變化作用，例如，鑄鋼用盛鋼桶襯磚在澆注過(guò)程中，冶金爐（轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐等）的加料、出鋼或操作中 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，而且也是制品、窯爐損壞叫較快的主要原因之一。

抗熱震性是指耐火制品對(duì)溫度迅速變化所產(chǎn)生損傷的抵抗性能。此種性能也稱為溫度急變抵抗性。檢測(cè)方法是將制品所處環(huán)境急劇的冷熱交替，記錄其不損毀次數(shù)。

影響制品抗熱震性指標(biāo)的主要原因是制品的物理性質(zhì)，如膨脹性、熱導(dǎo)率等。一般來(lái)說(shuō)，制品的熱膨脹率越大、抗熱震性越差；制品的熱導(dǎo)率越高，抗熱震性越好。此外，耐火材料的組織結(jié)構(gòu)、顆粒組成和制品的形狀等均對(duì)抗熱震性有影響。

（五）抗渣性
抗渣性是指耐火材料在高溫下抵抗?fàn)t渣的侵蝕和沖刷作用的能力。這里的爐渣的概念，從廣義上來(lái)說(shuō)是高溫下與耐火材料相接觸的冶金爐渣、燃料灰分、飛塵、各種材料（包括固態(tài)、液態(tài)材料，如燒結(jié)水泥塊、煅燒石灰、鐵屑、熔融金屬、玻璃液等）和氣態(tài)物質(zhì)（煤氣、一氧化碳、氟、硫、鋅、堿蒸汽）等。

爐渣侵蝕是耐火材料在使用過(guò)程中最常見(jiàn)的一種損壞形式，如各種煉鋼爐爐襯，盛鋼桶的工作襯，煉鐵高爐從爐身下部到爐缸的爐襯，許多有色冶金爐襯，玻璃窯池的池壁以及水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯等的損壞，多是由此種作用引起的。在實(shí)際使用中，約50%是由于爐渣侵蝕而損壞。因此，研究耐火材料的抗渣性具有非常重要的意義。

耐火材料在爐渣中的溶解和爐渣向耐火材料內(nèi)部的侵入都是以耐火材料與爐渣的接觸為前提的，首先是爐渣對(duì)耐火材料潤(rùn)濕作用。因此增大耐火材料與渣液相同的潤(rùn)濕角，使其不易被潤(rùn)濕則是提高其抗渣性能的重要手段。

選擇耐火材料時(shí)應(yīng)注意其材質(zhì)成分，盡量選用與渣的化學(xué)成分相近的材料，減弱它界面上的反應(yīng)強(qiáng)度。此外，在使用中，還應(yīng)注意到所用材料之間應(yīng)是化學(xué)特性相近，防止或減輕在高溫條件下的界面損毀反映。

（六）耐真空性
通常耐火材料在常溫下的蒸氣壓都很低，可以認(rèn)為是極為穩(wěn)定不易揮發(fā)的。但在高溫減壓下工作（如真空熔煉爐或鋼水脫氣處理等）時(shí)，其揮發(fā)性將成為不可忽視的問(wèn)題，會(huì)因其揮發(fā)量而造成損耗，加速其損壞。在這種條件下與高溫常壓（大氣壓）下使用不同，耐真空性成為耐火材料必須具備的重要特性之一。

根據(jù)對(duì)各種耐火制品進(jìn)行的真空實(shí)驗(yàn)（1600℃，真空度0.2kpa）結(jié)果得知，耐火材料因真空加熱會(huì)發(fā)生變質(zhì)，即其重量、體積密度、氣孔率、強(qiáng)度和化學(xué)礦物組成發(fā)生變化。此時(shí)因材質(zhì)不同，制品產(chǎn)生多孔化或低氣孔化，強(qiáng)度和荷重軟化溫度均下降?；瘜W(xué)成分的變化趨向是含sio2、cr2o3等氧化物的制品，其重量損耗速度大，而含al2o3、cao、zro2等氧化物制品較為穩(wěn)定。作為真空爐用耐火材料，堿性氧化物耐火制品比酸性氧化物制品更為有利。