2.5.2　热导率（导热系数）

热导率是在单位温度梯度下，在单位时间内沿热流方向通过材料单位面积的热量，W/（m·K）。它是表征材料导热特性的一个物理指标，可表示为：

式中　λ——热导率，W/（m·K）；

q——单位时间热流密度，W/m2；

dT/dx——温度梯度，K/m。

耐火材料的热导率是耐火材料的最重要的热物理性能之一，是在高温热工设备的设计中不可缺少的重要数据，也是选用耐火材料的很重要的一个考虑因素。对于那些要求隔热性能良好的轻质耐火材料和要求导热性能良好的隔焰加热炉结构材料，其热导率尤为重要。采用热导率小的材料砌筑热工窑炉的内衬可以减少厚度或热损失，节约能源；采用热导率大的材料作为隔焰板和换热器，可以提高炉膛温度和传热效率。

耐火材料热导率的大小直接决定其用途，也影响其抗热震性、抗剥落性及抗侵蚀性。

影响耐火材料热导率的因素较多，也很复杂。首先，材料的热导率与其化学组成、矿物（相）组成、致密度（气孔率）、微观组织结构有密切的关系。不同化学组成的材料，其热导率也有差异。晶体结构复杂的材料，热导率也低。对于非等轴晶系的晶体，热导率也存在各向异性。耐火材料中的气孔多少、形状、大小、分布均影响其热导率。由于气孔内的气体热导率低，因此气孔增多会降低材料的热导率。在一定的温度以内，气孔率越大，热导率越低。相应地，耐火材料越致密，气孔率越低，其热导率应越高。其次，温度是影响耐火材料热导率的外在因素。

多数耐火材料的热导率为1～6W/（m·K），但SiC制品属于高热导率的材料。隔热材料的热导率为0.02～0.35W/（m·K），且随温度的升高而增大。

由于影响耐火材料热导率因素的复杂性，实际耐火材料的热导率通常靠试验来测定。对于测量温度不大于1250℃、热导率小于1.5W/（m·K）的耐火材料按中国国家标准《耐火材料　导热系数试验方法（热线法）》（GB/T 5990—2006）的试验方法进行，该标准也适用于粉状及颗粒料；对于测量温度在75～2800K、热扩散系数在10-7～10-3m2/s时的均匀各向同性固体材料，按照《闪光法测量热扩散系数或导热系数》（GB/T 22588—2008）进行测定；对于热面温度在200～1300℃、热导率在0.03～2.00W/（m·K）的耐火材料按中国黑色冶金行业标准《耐火材料　导热系数试验方法（水流量平板法）》（YB/T 4130—2005）的试验方法进行；对于不含碳、不导电及热导率不大于15 W/（m·K）的耐火材料，按照中国国家标准《耐火材料　导热系数试验方法（铂电阻温度计法）》（GB/T 36133—2018）（2018-04-01实施）测其热导率。一些典型耐火砖的热导率与温度的关系见图2-5。

图2-5　典型耐火砖的热导率与温度的关系