دانلود مقاله مواد دیر گداز و نسوز

مواد دیر گداز و نسوز مواد دیر گداز به مواد معمولاً غیر فلزی گفته می شود که می توانند در درجه حرارتهای بالا پایدار باشند .

بنابراین مواد نسوز باید قابلیت حفظ خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مورد نظر را در درجه حرارتهای بالا و شرایط محیط عمل داشته باشند .

قدرت پایداری در درجه حرارتهای زیاد اگر چه یک عامل تعیین کننده برای گروه بندی یک ماده به عنوان یک دیر گداز می باشد ولی با این حال انتظار می رود که ماده نسوز در مقابل نیروهای مخرب دیگری که احیاناً در شرایط عمل رو به رو می شوند نیز مقاوم باشد .

عوامل مخرب عبارتند از سایش ، ضربه ، ضربه های حرارتی ، حمله شیمیایی و بار مکانیکی زیاد در درجه حرارت بالا .

موارد استعمال گوناگون مواد نسوز و شدت وضعیت نسوز را برای ارضای آن شرایط روشن می گرداند تعداد محصولات نسوز که با توجه به ترکیبات متنوع و نامحدود موارد موارد دیر گداز مختلف به دست می آید آنقدر زیاد است که برای بحث در مورد این محصولات ، باید مواد نسوز را طبقه بندی نمود .

نسوزها را به چندین طریق می توان بندی کرد ولی مناسبترین آنها بر پایه ترکیبات کلی و در درجه دوم شرایط فیزیکی و خواص مشخصه آنها می باشد .

نمونه های اولیه آجر نسوز شامل موارد زیر است : آجر های آلومینو سیلیکاتی آجرهای بازی آجرهای سیلیسی آجرهای عایق بندی نسوز های مخصوص : C-Sic –Zro2 زیرکن – بریدها و نیتریدها البته آجرها قبلاً شکل داده شده و معمولاً قبل از مصرف در درجه حرارت بالا حرارت داده می شوند ولی در بعضی موارد گرما ندیده و با پیوند های شیمیایی محکم می گردند مانند گروهی از آجرهای دو لومیتی و منیزیتی زفت اندود شده که اساس به هم پیوستگی آنها اتصالات شیمیایی است .

آجرها از نظر ابعاد و شکل خارجی نیز طبقه بندی می شوند و معمولاً به صورت اندازه های استاندارد و شکل های مخصوص به کار می روند که در قسمت شکلهای استاندارد آجرها مفصلاً به آنها خواهیم پرداخت .

از نگاهی دیگر می توان محصولاتی را که در دماهای بالا (بین 600 تا 2000درجه سانتیگراد ) در دستگاههای و کوره ها در صنایع مختلف به کار گرفته می شوند را به عنوان دیر گدازها توصیف کرد و می توان چهار گروه از موارد دیر گداز را به صورت زیر از یکدیگر متمایز کرد : محصولات شکل دار (آجرها) محصولات بی شکل که مونولیتیک نیز نامیده می شوند (جرمهای سازه ای و تعمیراتی و مواد اتصال دهنده ) محصولات ویژه (المانهای سازه ای) محصولات عایق از آنجایی که نقطه خمیری شدن مواد نسوز در بکارگیری آنها همیت به سزایی دارد نمونه آزمایشی ان را به صورت مخروطهای زیگر می سازند و ابتدا در آزمایشگاه نقطه خمیری شدن آن را بدست می آورند .

مخروط زیگر یک مخروط سه گوش مثلث القاعده باریک و بلندی می باشد و روی قاعده اش در کوره آزمایش قرار داده می شود .

مخروط بر حسب ترکیب خود در درجه حرارت معینی نرم و سرش به سمت قاعده خم می گردد .

در موقع آزمایش با بهره گیری از نمودارهای استاندارد که درجه حرارت خمیری شدن آنها معلوم است ، درجه حرارت کوره را به تدریج بالا می برند و زمانی که نمونه آزمایشی نرم و خمیری گردید در مقایسه با مثلاً سه مخروط استاندارد دیگر که یکی وا رفته و دیگری خم گشته و سومی هنوز نرم نشده به درجه حرارت خمیری شدن ماده نسوز مورد آزمایش پی می برند .

مواد اصلی دیر گداز مواد دیر گداز بر پایه شش اکسید اصلی Sio2,AL2O3 ,Mgo ,cao,cr2o3 ,zro2 و ترکیبات بین انها که اخیراً اغلب در ترکیب با کربن نیز هستند ، قرار دارند .(شکل 1) علاوه بر کربن و کاربید سیلسیم مقدار کمی کاربید بور (B4C) و نیتریدها (si3N4) و (BN) نیز برای کاربردهای ویژه به مجموعه فوق اضافه می شود .

این مواد و ترکیبات اصلی بواسطه این حقیقت که در دماهای بالا ذوب می شوند ، اهمیت دارند .

(جدول 1) به منظور درک رفتار پیچیده نرم شوندگی مواد چند فازی ساخته شده از مواد دیر گداز ، می توان به دیاگرام های فازی مراجعه کرد .

شناسایی بر اساس رفتار شیمیایی شناخت رفتار واکنشی یا مواد شیمیایی مواد دیر گداز برای اطمینان از کاربرد صحیح این محصولای اهمیت زیادی دارد .

بیشترین سازگاری این مواد با سرباره ها و ذرات معلق که جزیی از محصولات فرایند هستند مطرح است تاکمترین واکنش را داشته باشند و در نتیجه ، فرسایش حاصل از خوردگی کاهش می یابد .

ا ز دیدگاه شیمیایی مواد دیر گداز با عنوان اسیدی ، قلیایی و یا تقریباً خنثی نامگذاری می شود .

اجسامی که مواد دیر گداز مورد حمله قرار می دهند نیز اغلب بر اساس رفتار واکنش شیمیایی نام گذاری می شوند .

در رابطه با سرباره ها نسبت مولی cao/cio2 پایین تر از یک ، به عنوان سرباره اسیدی و نسبت دو و بالاتر به عنوان سرباره قلیایی مطرح هستند .

محدوده میانی برای هر دو نوع اکسیدهای قلیایی و اسیدی مقدار کمی خورنده است .

طبقه بندی مواد دیرگداز طبقه بندی مواد دیرگداز بر اساس تک تک ویژگی های اصلی آنها که معمولاً دارای محدودیت هستند انجام می شود .

مواد اولیه مصرفی ، همچنین روش های ساخت و کاربرد ، فاکتورهای دیگری هستند که معیارهای طبقه بندی مواد دیرگداز را تشکیل می دهند .

خواص زیر به عنوان معیارهای دیگری برای تعیین ویژگی های مواد دیر گداز بکار می روند : - طبقه بندی گروهی بر طبق اجزای شیمیایی اصلی (یعنی AL2O3 یا Mgo) نوع ماده اولیه اصلی (طبیعی ،سنتز شده یا ماده مرکب ، بعنی پیش زینتر شده و نپخته ، کلیسینه شده ، زینتر شده یا ذوب شده ) نوع اتصال (سرامیکی با پخت در دمای کمتر از 800 درجه سانتیگراد ، شیمیایی ، معدنی با واکنش در دمای بیشتر از 800 درجه سانتیگراد ، هیدرولیک ، ((گیرش در دمای اتاق )) و آلی و ذوب شده ) نوع عملیات نهایی (عملیات حرارتی شده تا دمای 800 درجه سانتیگراد و غوطه ور شده) وضعیت هنگام تحویل (شکل دار ، بی شکل) تخلخل واقعی (مرتکم > 45% حجمی ، عایقی حرارتی روش نصب (برای مواد بی شکل ) مورد مصرف کاربردهای مواد دیر گداز محصولات دیر گداز برای کاربردهای زیر مورد استفاده قرار می گیرند : جداره دستگاههایی که فرایند های حرارتی دارند (کوره های ذوب ، پخت و عملیات حرارتی ) و مخازن حمل مذاب ساخت قطعات طراحی شده (محصولات ویژه) بازیافت گرما (ژنراتورها و رکوپراتورها ) عایق کاری گرمایی صنعت آهن و فولاد بزرگترین مصرف کننده محصولات دیر گداز خصوصاً دیرگدازهای بی شکل (مونولیتیک) است .

طول عمر ، قابل دسترس بودن و اقتصادی بودن هر پوشش دیرگدازی وابسته به : کیفیت و انتخاب صحیح محصولات دیرگداز نصب صحیح (شیوه طراحی و نصب ) شرایط کار کرد این نیازها همکاری بین اپراتور دستگاه یا کوره ، سازنده مواد دیر گداز و شرکت های مهندسی سازنده دستگاهها یا کورهها را می طلبد .

امروزه محصولات دیرگداز اغلب برای کاربدهای ویژه طراحی می شوند .

فرایند تولید مواد دیرگداز به طور کلی روشهای ذیل در ارتباط با تولید محصولات دیرگداز بکار گرفته می شوند: تولید محصولات به روش سرامیکهای درشت دانه و به اندازه دانه حدود 6میلیمتر و در موراد خاص حدود 25 میلیمتر (آجرها و مواد دیرگداز بی شکل ) تولید محصولات به روش سرامیکهای ریزدانه با استفاده از مواد اولیه سرامیکی با اندازه دانه ریز حدود 1 میلیمتر (آجرها و قطعات فرمی) تولید مواد دیر گداز به روش ذوب (محصولات ریخته گری ذوبی ) تولید محصولات متخلل ، مثلاً آجرهای دیر گداز عایق تولید مواد سرامیکی الیافی تولید به روش سرامیکهای درشت دانه به طور کلی این روش به مراحل ذیل تقسیم می گردد : آماده سازی Preparation شکل دادن shaping خشک کردن عملیات حرارتی تا دمای 800 درجه سانتیگراد عملیات نهایی بسته بندی و حمل و نقل بسته بندی و حمل و نقل آماده سازی آماده سازی شامل خردایش مواد اولیه از طریق خرد کردن یا آسیاب کردن همه مواد به اندازه مورد نظر به وسیله طبقه بندی و سرند کردن «الک کردن » و سپس ایجاد یک مخروط شکل پذیر بر اساس ماده اولیه خاص و اندازه ذرات مورد نیاز است که با اختلاط همگن توسط آب و یا یک چسب مناسب این مرحه کامی می شود .

بنا به دلایل اقتصادی فقط 3 تا 4 فراکسیون دانه ها برای تهیه مخلوط استفاده می شود .

(دانه درشت – دانه متوسط – دانه ریز کوچکتر از 11/.

میلی متر ) برای دستیابی به ماکزیمم تراکم ذرات در حین فرایند شکل دادن مثلاً برای بتونهای دیر گداز منحنی های دانه بندی به صورت تئوریکی و عملی برای دانه های تا 1 میلی متر تهیه می شوند .

این منحنی های اندازه دانه همچنین تا حدی تاثیر شکل دانه (مکعبی ،نوک تیز ،گرد) را رعایت می کنند .

همچنین بهبود مقاومت در برابر شوک حرارتی می تواند با افزایش در صد دانه های درشت به جای دانه های متوسط با دانه بندی مواد اولیه بدون فراکسیون دانه های درشت به جای دانه های متوسط با دانه بندی مواد اولیه ای بدون فراکسیون دانه های متوسط ایجاد شود .

خصوصیات مخلوط و در نتیجه محصول نهایی می تواند به طور خاصی بوسیله انتخخاب توزیع اندازه دانه تحت تاثیر قرار می گیرد .

برای این محصولات همچنین امکان ساخت آنها از انواع مواد اولیه به وسیله تغییر اندازه دانه های تک تک مواد اولیه وجود دارد .

شکل دادن shaping انتخاب نوع روش شکل دهی بستگی به خاصیت شکل پذیری مخلوط (مقدار آب و پلاستیسیته ) شکل محصول نمایی دارد .

انواع روشهای شکل دادن عبارتند از : روش اکستروژن برای مخلوط پلاستیک پرسهای هیدرولیک و ضربه ای برای مخلوط های خشک با مقدار رطوبت 2 تا 6 درصد ،فشار پرس در محدوده 40-120 N/mm2 است .

در فشارهای بالاتر امکان خرد شدن دانه ها و در نتیجه تبدیل به توزیع اندازه دانه جدید وجود دارد .

پرسهای ارتعاشی ، با فشار پایین خصوصاً برای ساخت قطعات یش ساخته از محصولات دیر گداز بی شکل کوبش دستی یا مکانیکی برای شکل های پیچیده یا قطعات با تعداد محدود پرس ایزواستاتیک معمولاً برای محصولات با ارزش و ریز دانه با فشار های بیشتر یا مساوی 300n/mm2 ریخته گری دوغابی نیز معمولاً برای سرامیکهای ریز دانه و قطعات مخصوص و حتی بلوکهای بزرگ میزان آب دوغاب 10 الی 20 در صد خشک کردن و عملیات حرارتی تا دمای 800 درجه سانتیگراد تقریباً همه قطعات پرس شده خصوصاً قطعات پرس شده بزرگ باید به دقت خشک شوند .

بدین ترتیب از ایجاد ترکهای مرحله خشک کردن یا عیب بعد از پخت جلوگیری می شود .

با توجه به شکل آجر ورفتار خشک شدن آن زمان خشککردن از چندین دور تاچندین هفته طول نمی کشد.

آجرهایی که اتصال شیمیایی یا آلی دارند و قبل از کاربرد پخته نمی شوند در دمای بالای 150 درجه سانتیگراد خشک می شوند و یا عملیات حرارتی می شوند تااستحکام به وسیله واکنشهای شیمیایی افزایش یافته و یا اجزاء فرار یا آب هیدراته خارج گردد .

پخت firing هنگام پخت در نتیجه استحاله ها ، واکنش های حالت جامد ، تبلور مجدد Recrystallization ، تشکیل فاز مذاب ، فرایند انحلال و رسوب ، خصوصیات ریز ساختاری مواد دیر گداز تشکیل می گردد .

عموماً ریزساختار یک ماده دیر گداز بر اساس نوع ، مقدار ، اندازه ، شکل ، جهت گیری و نظم فازهای تشیکل دهنده تعریف می شود .

سه جزء اصلی زیر ساختار مواد دیر گداز پخت شده عبارتند از : دانه ، که معمولاً به طور قابل توجهی در هنگام پخت تغییر نمی کند .

زمینه (ماتریکس ) که ابتدا در حین پروسه پخت تشکیل می شود و معمولاً متخلخل تر از دانه است .

حفرات که اصولاً بسیاری از خواص مواد در یک جهت یکسان را تعیین می کنند.

زمینه برای رسیدن به خواص مناسب استحکام گرم ، مقتومت در برابر شوک حرارتی ومقاومت خوردگی از اهمیت خاصی برخوردار است .

با افزایش دما و زمان پخت ، تحت بار ، متوسط اندازه حفره ونتیجتاً قابلیت نفوذ گاز Gas permeabillity همچنین اندازه کریستالیتها افزایش می یابد .

البته باید توجه کرد که دماهای پخت از یک حدی بیشترنمی توانند بالا روند.

افزایش بیش از حد دمای پخت موجب ظهور انقباض زیاد یا تغییر فرم وله شدگی می گردد که در نهایت دقت ابعاد و شکل خاص قطعه را از بین می برد .

معمولاً در مرحله پخت کوره های تونلی ، کوره های شاتلی و کوره های هودی که با گاز یا نفت کار می کنند مورد استفاده قرار می گیرند .

منحنی پخت و در بعضی موارد نیز اتمسفر برای پخت محصولات دیر گداز ، بهینه می شود .

کل زمان پخت برای محصولات دیرگداز می تواند از سه روز تا چندین هفته متغیر باشد .

عملیات نهایی در بعضی موارد برای مثال هنگام نصب آجرها یا بلوکها بدون استفاده از ملات دقت ابعاد آجرهای پخت شده کافی نیست و بنابراین برشکاری یا صیقل کاری مورد نیاز خواهد بود .

به منظور بهبود مقاومت خوردگی ، آجرهای پخته شده با قطران ، رزین یا محلولهای فسفاتی تحت شرایط خلاء تلقیح می شوند .

آزمایشات معمول در مورد مواد و محصولات نسوز وجود آزمایشگاه برای کنترل کیفیت مواد اولیه و محصولات ساخته شدهدر تولیدات نسوز از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا این محصولات در شرایط معمولاً سختی مورد مصرف قرار می گیرند .

در اینجا به تشریح برخی از آزمایشات معمول می پردازیم .

البته برای موارد خاص و یا مسائل تحقیقاتی آزمایشات گسترده تری می توان انجام داد .

آنالیز مواد در این آزمایش که به روشهای آنالیز محلول شیمایی ،‌طیف سنجی (اسپکترومتری ) جذب اتمی (اتمیک ابزوریشن) ، تفریق اشعه ایکس و غیره انجام می گیرد ، در صد اکسیدهای موجود در ماده اولیه یا محصول نهایی که به طور عمده عبارتند از : سیلیس (sio2) آلومین (Al2o3) ، منیزی (Mgo) ، اکسید کروم (cr2o3) آهک (cao) اکسید تیتانیم (tio2) اکسید آهن (fe2o3) قلیای ها (Lio2 ,k2o, na2o) و … مشخص می گرند .

تعیین در صد رطوبت برای بدست اوردن میزان رطوبت مواد اولیه و یا فراورده های نسوز برای کنترل مشخصات لازم ، پس از وزن کردن دقیق آنها را دمای 110 درجه سانتی گراد در خشک کن مدتی حرارت می دهند تا آب آنها تبخیر شود و سپس دوباره دقیقاً وزن می کنند .

اختلاف دو وزن میزان رطوبت تبخیر شده را بدست می دهند .

w1 : وزن اولیه ماده اولیه قبل از خشک کردن w2 : وزن ثانویه ماده اولیه بعد از خشک کردن D1 : در صد رطوبت بر مبنای تر D2 : در صد رطوبت بر مبنای خشک D1= * 100 D2 = *100 طبق آزمایشی که انجام شد نتیجه به صورت زیر می باشد : W1 = 27.48 gr W2 =22.13 gr D1 = * 100 D1 = *100 D1 = 19.46% D2 = D2 = * 100 D2 = 24 .17 % تعیین در صد مواد فرار برای مشخص نمودن در صد مواد فرار که احتمالاً در مواد اولیه وجود دارد ، پس از خارج ساختن رطوبت نمونه را دقیقاً وزن کرده و سپس در کوره آزمایشگاهی در حرارت 1100 درجه سانتی گراد برای مدتی قرار می دهند و آنگاه که ماد فرار خارج شد دوباره دقیقاً وزن می نمایند و اختلاف این دو توزین مقدار مواد فرار خارج شده را مشخص می نماید .

تعیین وزن مخصوص مواد اولیه پس از توزیع مواد اولیه آنها را به درون یک ستون استوانه ای مدرج که حجم معینی از یک مایع مناسب دارد می ریزند و با اندازه گیری تغییر حجم مایع ، حجم مواد اولیه را بدست می آورند .

تقسیم وزن بر حجم مخصوص مواد اولیه را بدست خواهد داد .

طبق آزمایش : حجم مایع درون استوانه مدرج = 100 سی سی حجم ماده اولیه پس از اندازه گیری دقیق حجم آن = v v= 63cc m=141.3 gr وزن ماده اولیه دانستیه d = = = 20242 gr / cm3 تعیین وزن مخصوص حجمی محصولات نسوز بعد از توزیع آجر نسوز اگر ابعاد آن قابل اندازه گیری و حجم آن قابل محاسبه باشد ، از این طریق حجم محاسبه می شود .

در صورتیکه محصول نسوز شکل هندسی نا منظمی داشته باشد لایه نازکی زا پارافین مذاب به روی سطح آن کشیده و سپس آن را در ظرف مدرج محتوی مایع فرو می برند تا از روی تغییر حجم ، حجم قطعه مورد آزمایش بدست آید .

در این حال وجود پارافین در سطح مانع نفوذ مایع به درون سوراخهای باز واقع در سطح قطعه خواهد شد .

در هر حال حاصل تقسیم وزن بر حجم وزن مخصوص حجمی است .

تعیین دانه بندی برای مشخص نمودن نحوه توزیع ذرات ریز و درشت در مواد اولیه ، مخلوط های قبل از شکل گیری و یا حالت های ویژه نظیر ملات ها و جرم های ریختی و مخلوط های قبیل از شکل گیری و یا حالت های ویژه نظیر ملات ها و جرم های ریختنی و مخلوط های کوبیدنی و غیره ، آنها را بالای یک سری الکهای استاندارد که به وسیله یک دستگاه لرزاننده غربال می شود قرار می دهند و به تدریج در هر الک با اندازه سوراخ مشخص مقداری از مواد باقی می ماند .

در خاتمه در صد اندازه های مختلف ذرات با توربین مقداری از مواد که روی هر الک مانده محاسبه می شود .

تعیین پلاسیتسیته مواد مواد اولیه را همراه مقدار معینی آب به صورت خمیر درست کرده و در قسمت کفه مانندی قرار میدهند و سپس آن را وسط به دو نیم می کنند .آنگاه تحت ضربه های متوالی دو نیمه به یکدیگر نزدیک می گردند.

دستگاه مربوط گاز گراند نام دارد و در واقع رابطه بین حد روانی و حد خمیری خاک نسوز رااز مقایسه تعداد ضربه های متوالی و مقدار آب جذب شده بدست می دهند .

آزمایشات دیگری که برای بدست آوردن پلاستیسیته مواد اولیه انجام می شوند تحت عنوان ففرکورن و ریکه و آتربرگ مطرح می شوند که آزمایش آتربرگ کار و آزمایش با دستگاه گاز گراند است .

تعیین درجه سوزندگی مواد ومحصولات نسوز ماده مورد آزمایش را به شکل مخروط زیگر با ابعاد استاندارد می سازند و با چند نمونه استاندارد که نقطه خمیری شدن مشخصی دارند در کوره قرار داده می شوند .

به تدریج دمای کوره را زیاد می کنند (حدود 4درجه سانتیگراد در هر دقیقه) و موقعی که نمونه آزمایشی ایستایی خود را از دست داد و سرش به سمت پایین خم شد ، نقطه خمیری شدن آن در رابطه با نمونه های استاندارد تعیین می گردد ..

تعیین میزان استحکام در حالت سرد نمونه ای از آجر نسوز را معمولاً در اندازه75*75*100 میلیمتر در زیردستگاه پرس اندازه گیری مقاومت مکانیکی قرار داده و با افزایش فشاروارده بر روی آنمی توان فشاری را که در دمای معمولی باعث خرد شدن آجر می شود اندازه گیری نمود .

هر چه آجر متراکمتر بوده و تخلخل کمتری داشته باشد استحکام شکست بیشتری دارد .

فشاروارده معمولاً بر حسب کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد .

.

تعیین میزان پایداری در برابر فشاردر درجه حرارت بالا در این روش محصولات را تحت فشارثابت 2kg/cm2 قرار داده و به تدریج درجه حرارت را طبق منحنی مشخصی در رابطه با زمان (معمولاً تا 800 درجه سانتیگراد حدود 10 درجه در دقیقه و بالاتر حدود 5 درجه در دقیقه) افزایش می دهند نمونه را به شکل استوانه ای به ارتفاع 50 میلیمتر و قطر 36 میلیمتر تهیه کرده و مطابق (شکل 6) بین دو الکترود گرافیتی قرار داده و سپس درون کوره دفرماسیون (شکل 7) جای می دهند به طوریکه از طریق الکترودها فشاروارد شده و نمونه در وسط کوره که بالاترین حرارت را دارد قرار می گیرد .

همچانکه دما افزایش می یابد انبساط حرارتی باعث افزایش طول نمونه می گردد که توسط دستگاه ثبت می شود .

در دمایی که خمیری شدن تحت باز شروع شود و نمونه انسجام خود را از دست بدهد انقباض رخ خواهد داد .

وقتی حدود 10 % کاهش طول بهوقع پیوست دمای مربوط به عنوان معیار مقاومت حرارتی تحت بار ثابت در نظر گرفته می شود .

در روش دیگر نمونه را تحت همان فشار ثابت در درجه حرارت ثابتی نظیر 1500 درجه سانتیگراد قرار می دهند و زمان لازم برای 10 در صد کاهش معایر خواهد بود .

در اینجا هر چه زمان بیشتر باشد مقاومت حرارتی تحت بار بیشتر است .

دما تغییر طول تعیین تخلخل اصولاً تخلخل بر دو نوع می باشد ، یکی نخلخل باز که به سطح آزاد جسم مربوط می شود و دیگری تخلخل بسته که در قسمتهای عمقی نمونه وجود دارد .

قبل از انجام آزمایش موارد زیر در نظر می گیریم : حجم تخلخل باز + حجم تخلخل بسته + حجم حقیقی = v1 حجم کلی ((هندسی)) حجم تخلخل بسته + حجم حقیقی = v2 = حجم ظاهری v3 = حجم حقیقی = تخلخل حقیقی = تخلخل ظاهری = تخلخل بسته = وزن مخصوص کلی = وزن مخصوص ظاهری = وزن مخصوص حقیقی ابتدا نمونه آزمایشی را کاملاً خشک کرده و در هوای آزاد وزن می کنند (w1) سپس آن را درون دستگاه خلاء برای چند دقیقه قرار داده و سپس آب روی نمونه می ریزند تا سطح نمونه به اندازه کافی آب جذب نماید و حجم تخلخل باز آن را پر از آب شود .

برای این مرحله اگر امکان ایجاد خلاء نباشد می توان نمونه را درون آب گذاشته و آب را برای مدتی معین جوشاند تا هوا خارج شده و آب در داخل خلل و فرج سطح نمونه نفوذ نماید .

پس از اینکه آب های اضافی سطح به کمک یک پارچه مرطوب گرفته شده بار دیگر نمونه را در هوا وزن می کنند .(w2) تاوزن حالت اشباع شده از آب بدست آید .

در حالت سوم نمونه را در حالیکه درون آب شناور است وزن می کنیم (w3) ، طبق قانون ارشمیدس هر هرگاه جسمی در مایعی فرو رود به اندازه وزن مایع حجم آب از وزنش کاسته می شود ، اختلاف وزن w2-w3 بیانگر وزن آب هم حجم نمونه خواهد بود.

اگر وزن مخصوص آب را D=1gr/cm3 در نظر بگیریم ، اعداد مربوط به اختلاف وزن بر حسب گرم و حجم بر حسب سانتیمر مکعب یکسان خواهد بود .

= = حجم کلی v1-v2= = حجم تخلخل باز * 100 = تخلخل باز = وزن مخصوص کلی (حجمی) = وزن مخصوص ظاهری برای تعیین حجم تخلخل بسته باید حجم حقیقی را نیز محاسبه نمود .برای این کار نمونه را کاملاً به شکل پودر در آورده و آن را درون پیکنومتر پر از آب می ریزند تا از روی اختلاف حجم آب درون ظرف حجم واقعی ذرات تشکیل دهنده نمونه بدست آید و سپس سایر محاسبات و مقایسه ها بر اساس فرمولهای فوق الذکر انجام می گیرد .

لازم به ذکر است که برای آجرهای نسوز دولومیتی که آهک آن در آب هیدراته می گردد بجای آب از نفت استفاده می شود و وزن مخصوص نفت در محاسبات مورد نظر قرار می گیرد .

تعیین مقاومت در برابر سرباره برای سنجش میزان واکنش شیمیایی بین آجر نسوز و سرباره مذاب در روی آجر نسوز سوراخی ایجاد نموده و آن را با سرباره جامد پر کرده و برای مدتی معین در کوره و در درجه حرارت نزدیک آجر از کوره و سرد شدن آن برشی در مقطع آجر بهوجود آورده ومیزان نفوذ سرباره به داخل آجر و واکنش های انجام یافته را در زیر میکروسکوپ مورد مطالعه وبررسی قرار می دهند .

اصولاً سرباره ها نیز مانند محصولات نسوز ، بسته به در صد اکسیدهای فلزی موجوددر آن خاصیت اسیدی یا بازی یا خنثی دارند و آجر بازی با سرباره اسیدی و آجر اسیدی با سرباره بازی واکش انجام می دهند و در نتیجه آناز بین رفتن و تخریب آجر خواهد بود.

تعیین پایداری در مقابل شوک حرارتی در این آزمایش نمونه ای از آجر نسوز را پس از حرارت دادن در کوره به مدت لازم و در دمای مشخص ، آن را خارج کرده و در هوا یا آب خنک می کنند .

این کار را چند بار ادامه می دهند تا آجر ترک بردارد و یا آنقدر ادامه می دهند تا آجر کاملاً خرد شود .

هر چند این تناوب گرم و سرد کردن تا قبل از ایجاد ترک بیشتر باشد تحمل آجر در مقابل شوک حرارتی بیشتر است و اگر از سی بار بیشتر شد پایداری آجر نسوز بسیار خوب است .

اگر ضریب انبساط حرارتی آجر به خاطر فازهای مختلف یا غیر همگن بودن در جهات مختلف آن متناوب باشد، تحمل شوک حرارتی آن را کمتر می سازد .

همچنین در صورت کم بودن ضریب هدایت حرارتی تحمل شوک کمتر می شود زیرا پس از اینکه سطح آجر سرد و منقبض شد مرکز آن هنوز گرم و منبسط بوده و باعث ایجاد ترک می گردد .

تغییر فاز در اثر گرما نیز باعث تغییر حجم شده و تحمل شوک را کاهش می دهد .

تخلخل مقاومت در برابر شوک را افزایش می دهد زیرا خلل و فرج مانع رشد و پیشرفت ترک می گردد .

تعیین پایداری حجمی در هنگام مصرف اگر عمل پخت و زینتر شدن به طور کامل صورت نگرفته باشد آجر نسوز در هنگام مصرف می تواند در اثر ادامه واکنش های پخت ، انقباض یا انبساط یابد .

برای بررسی این مسئله آجررا طبق شرایط معینی گرم کرده و در درجه حرارت مرد نظر برای مدتی در کوره نگاه می دارند و سپس میزان تغییر طول احتمالی نمونه موردارزیابی قرار می گیرد .

تعیین ضریب انبساط حرارتی این آزمایش به کمک دیدگاهی که نمونه افقی آن را در شکل (8) مشاهده می کنید انجام می گیرد .

لوله ای از سیلیس ذوب شده (AB) در انتهای A بسته شده است و نمونه آزمایشی در منطقه Dقرار دارد که گرمای لازم از طریق کوره به این منطقه داده شده و ارموکوپل تعبیه شده دمای منطقه را بدست می دهد .

نمونه آزمایشی در لوله AB پس از گرم شدن و انبساط یه یک میله از سیلیس ذوب شده (XY) فشار وارد می آورند و این میله می تواند بدون تماس با دیواره لوله در جهت افقی حرکت کند زیرا در نقطه Y به میله دیگری از جنس آلیاژ فولاد نیکل دار Fe +%36 Ni یعنی میله z متصل شده است .

قرقره های P1,P2 می تواند با حداقل اصکاک باعث حرکت آزادانه میله Z به جلو و عقب شوند .

یک میکرومتر G می تواند حرکت هایی تا 0.01 mm را نشان دهد .

مشاهدات میکروسکوپی به وسیله انعکاس نور از سطوح صاف میکروسکوپ الکترونی ، تفرق اشعه x، بررسی قطعات نازک ، بررسی پودر ذرات و غیره می توان مطالعاتی پیرامون ساختمان کریستالی فازها و نحوه توزیع آنها و عیوب موجود در محصولات نسوز انجام داد .

آزمایشات دیگر آزمایشات دیگری نیز وجود دارد که بیشتر برای تحقیقات و مطالعات گسترده بکار می روند .

برخی از انها عبارتند از بررسی و تعیین مقاومت در برابرضربه ، مقاومت پیچشی ، ضریب ارتجاعی ، خزش ، مقاومت سایشی ،‌ضریب انقباض حرارت ، گرمای ویژه ، ضریب شکست ، قابلیت نفوذ گازها ، مقاومت در برابر منو اکسید کربن co میزان هیداراته شدن سوزها ، لایه لایه شدن آجر نسوز و فرو ریختن آن در اثر تغییرات حرارتی .