2、耐火材料的热学性质和导电性
2.1、热膨胀
GB/T7320标准有两个定义：线膨胀率（室温至试验温度间试样长度的相对变化率，用%表示）、平均线膨胀率（室温至试验温度间温度每升高1℃试样长度的相对变化率，单位为10-6/℃）,常见耐火制品的平均热膨胀系数见表4。
表4 耐火制品的平均热膨胀率（20-2000℃）
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名称
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粘土砖
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莫来石砖
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莫来石刚玉砖
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刚玉砖
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半硅砖
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硅砖
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镁砖
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平均热膨胀系数（10-6/℃）
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4.5-6.0
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5.5-5.8
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7.0-7.5
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8.0-8.5
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7.0-9.0
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11.5-13.0
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14.0-15.0
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GB/T7320标准的测定原理：以规定的升温速率将试样加热到指定的试验温度，测定随温度升高试样长度的变化值，计算出试样随温度升高的线膨胀率和指定温度范围的平均线膨胀系数，并绘制出膨胀曲线。
2.2、热导率
YB/T4130把导热系数定义为：指单位时间内在单位温度梯度下沿热流方向通过材料单位面积传递的热量。如式（1）所示：
λ=q/(dT/dx)
式中：λ——导热系数，单位为瓦每米开尔文（W/（m.K）;
q——单位时间热流密度，单位为瓦每平方米（W/m）;
dT/dx——温度梯度，单位为开尔文每米（K/m）。
YB/T4130测定导热系数原理为：根据傅立叶一维平板稳定导热过程的基本原理，测定稳态时单位时间一维温度场中热流纵向通过试样热面流至冷面后被流经中心量热器的水流吸收的热量。该热量同试样的导热系数，冷热面温差，中心量热器吸热面面积成正比，同试样的厚度成反比。
λ=Q.δ/(A.ΔT)
式中：λ——导热系数，单位为瓦每米开尔文（W/（m.K）;
Q——单位时间内水流吸收的热量，单位为瓦（W）;
δ——试样的厚度，单位为米（m）;
A——试样的面积，单位为平方米（m2）;
ΔT——冷、热面温差，单位为开尔文（K）.
水流吸收的热量与水的比热、水的质量、水温升高成正比：
Q=C.ω. Δt
式中：Q——单位时间内水流吸收的热量，单位为瓦（W）;
C——水的比热,单位为焦每克开尔文（J/（g.K）;
ω——水流量，单位为克每秒（g/s）;
Δt——水温升高,单位为开尔文（K）.
2.3、热容
任何物质受热时都升温，但质量相同的不同物质升温1℃所需的热量不同。通常用常压下加热1kg物质使之升温1℃所需的热量（kJ）来表示，称为热容（也称比热容）。
2.4、温度传导性
温度传导性是表示物体加热时的温度传递速度，它决定耐火材料急冷急热时内部温度梯度的大小。温度传导性用导温系数（α）表示：
α＝λ/cρ
式中:λ——耐火材料的热导率，w/m.k;
c——耐火材料的等压热容量，kJ/kg.℃；
ρ——耐火材料的体积密度，kg/m3。
一般耐火材料的热容量差别不大，它们的温度传导性主要取决于制品的导热性和体积密度。
2.5、导电性
耐火材料（除炭质和石墨质制品外）在常温下是电的不良导体。随温度升高，电阻减小导电性增强。在1000℃以上时提高的特别显著，如加热至熔融状态时，则会呈现出很大的导电能力。
3、耐火材料的力学性质
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。通常用检验耐压、抗折、耐磨性和高温荷软蠕变等指标来判断耐火材料的力学性质。
3.1、常温力学性质
3.1.1、常温耐压强度
它是指常温下耐火材料在单位面积上所承受的最大压力，如超过此值，材料被破坏。如用A表示试样受压的总面积，以P表示压碎试样所需的极限压力，则有：
常温耐压强度＝P/A Pa
通常，耐火材料在使用过程中很少由于常温的静负荷而招致破损。但常温耐压强度主要是表明制品的烧结情况，以及与其组织结构相关的性质，测定方法简便，因此是判断制品质量的常用检验项目。
3.1.2、抗拉、抗折和扭转强度
耐火材料在使用时，除受压应力外，还受拉应力、弯曲应力和剪应力的作用，影响耐火制品的抗拉和抗折强度的主要因素是其组织结构，细颗粒结构有利于这些指标的提高。
3.1.3、耐磨性
耐火材料的耐磨性不仅取决于制品的密度、强度，而且也取决于制品的矿物组成、组织机构和材料颗粒结合的牢固性。常温耐压强度高，气孔率低，组织结构致密均匀，烧结良好的制品总是有良好的耐磨性。
3.2、高温力学性质
3.2.1、高温耐压强度
高温耐压强度是材料在高温下单位截面所能承受的极限压力。随着温度升高，大多数耐火制品的强度增大，其中粘土制品和高铝制品特别显著，在1000－1200℃达到最大值。这是由于在高温下生成熔液的粘度比在低温下脆性玻璃相粘度更高些。但颗粒间的结合更为牢固。温度继续升高时，强度急剧下降。耐火材料高温耐压强度指标可反映出制品在高温下结合状态的变化。
3.2.2、高温抗折强度
高温抗折强度是指材料在高温下单位截面所能承受的极限弯曲应力。它表征材料在高温下抵抗弯矩的能力。
高温抗折强度又称高温弯曲强度或高温断裂模量。测定在高温下一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荷重，抗折强度可按下式计算：
R=3.W.l/2.b.d2
式中 R——抗折强度，Pa;
W——断裂时所施加的最大载荷，N;
l——两支点间的距离，cm;
b——试样的宽度，cm;
d——试样的厚度，cm。
3.2.3、高温蠕变性
当材料在高温下承受小于其极限的某一恒定荷重时，产生塑性变形，变形量会随时间的增长而逐渐增加，甚至会使材料破坏，这种现象叫蠕变。因此，对于处于高温下的材料，就不能孤立地考虑其强度，而应将温度和时间的因素与强度同时考虑。例如，长时间在高温下工作的热风炉格子砖的损坏，是由于砖体逐渐软化产生可塑变形，强度显著下降甚至破坏，格子砖的这种蠕变现象成为炉子损坏的主要原因。
一般认为影响高温蠕变的因素有：1）使用条件，如温度和荷重、时间、气氛性质等；2）材质，如化学组成和矿物；3）显微组织结构。材料高温蠕变曲线划分为三个阶段，第一阶段蠕变为减速蠕变（时间短暂）；第二阶段为匀速蠕变（蠕变速率最小）；第三阶段为加速蠕变（蠕变速率迅速增加）。
4、 耐火材料的高温使用性质
4.1、耐火度
耐火度在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度。对耐火材料而言，耐火度所表示的意义与熔点不同。熔点是纯物质的结晶相与其液相处于平衡状态下的温度。但一般耐火材料是由各种矿物组成的多相固体混合物，并非单相的纯物质，故无一定的熔点，其熔融是在一定的温度范围内进行的，即只有一个固定的开始熔融温度和一个固定的熔融终了温度。在这个温度范围内液相和固相同时存在。
耐火度是个技术指标，其测定方法是由试验物料作成的截头三角锥，上底每边长2mm，下底每边长8mm，高30mm，（有一侧面与垂直方向夹角为80）截面成等边三角形。在一定升温速率下加热时，由于其自重的影响而逐渐变形弯倒，当其弯倒直至顶点与底盘相接触的温度，即为试样的耐火度。
GB/T7322标准有三个定义：耐火度（耐火材料耐高温的特性）、标准测温锥（把具有规定的形状、尺寸的一定组成的截头三角锥体，当其按规定条件安装和加热时，能按已知方式在规定的温度弯倒称为标准测温锥）、参照温度（当安插在锥台上的标准测温锥，在规定的条件下按规定的加热速度加热时，其锥的尖端弯倒至锥台面时的温度）及耐火度测定原理。参照温度（弯倒温度）
GB/T7322标准有一个原理：将耐火原料或制品的试锥与已知耐火度的标准测温锥一起载在锥台上，在规定的条件下加热并比较试锥与标准测温锥的弯倒情况来表示试锥的耐火度。
4.2、高温荷重变形温度
耐火材料在高温下的荷重变形指标表示它对高温和荷重同时作用的抵抗能力，也表示耐火材料呈现明显塑性变形的软化范围。耐火材料的高温荷重变形温度的测定方法是固定试样承受的压力，不断升高温度，测定试样在发生一定变形量和坍塌时的温度称为高温荷重变形温度。
耐火材料荷重变形曲线不同的原因主要取决于制品中化学矿物组成，即取决于：
（1）存在的结晶相、晶体构造和性状，即晶体是否形成网络骨架或以孤岛状分散于液相中，前者变形温度高，后者的变形温度主要由液相的含量及粘度所决定，可见显微组织结构对制品的荷重变形温度有显著的影响。
（2）晶相和液相的数量及液相在一定温度下的粘度。
（3）晶相与液相的相互作用，两者的相互作用会改变液相的数量和性质。此外，制品的致密程度对高温荷重变形温亦有一定的影响。
4.3、高温体积稳定性
耐火材料在高温下长期使用时，其外形体积保持稳定不发生变化（收缩或膨胀）的性能称为高温体积温度性。它是评定制品质量的一项重要指标。
耐火材料在烧成过程中，其间的物理化学变化一般都未达到烧成温度下的平衡状态，当制品在长期使用中，受高温作用时，一些物理化学变化仍然会继续进行。另一方面，制品在实际烧成过程中，由于种种原因，会有烧成不充分的制品，此种制品在窑炉上使用再受高温作用时，由于一些烧成变化继续进行，结果使制品的体积发生变化——收缩或膨胀，这种不可逆的体积变化称为残余收缩或膨胀，也称重烧收缩或膨胀。重烧体积变化的大小，表明制品的高温体积稳定性。