Refractory materials are materials that break down by heat, pressure, or chemical attack and retain high strength and form at temperatures where they occur. Refractory materials are polycrystalline, multiphase, inorganic, non-metallic, porous and heterogeneous. They are usually composed of oxides or non-oxides (such as carbides, nitrides, etc.) of the following materials: silicon, aluminum, magnesium, calcium, and zirconium. Some metals with melting points >1850 מעלות, כגון ניוביום, כרום, זירקוניום, טונגסטן, טנטלום וכו', נחשבים גם הם לחומרים עקשן.
חומרים עקשניים משמשים בתנורים, כבשנים, משרפות וכורים. חסיני אש משמשים גם בייצור כור היתוך ותבניות ליציקת זכוכית ומתכת, ובחיפוי מערכות נתיכים למבני שיגור רקטות. כיום, תעשיית הפלדה ותעשיית יציקת המתכת משתמשות בכ-60% מכלל החומרים העמידים.
מאפיינים של חומרים עקשנים
חומרים עקשנים חייבים להיות יציבים מבחינה כימית ופיזית בטמפרטורות גבוהות. בהתאם לסביבת ההפעלה, עליהם להיות עמידים בפני זעזועים תרמיים, אינרטיים מבחינה כימית ו/או בעלי טווחים ספציפיים של מוליכות תרמית ומקדם התפשטות תרמית.
תחמוצות אלומיניום (תחמוצת אלומיניום), סיליקון (סיליקה) ומגנזיום (תחמוצת מגנזיום) הם החומרים החשובים ביותר המשמשים לייצור חסיני אש. תחמוצת נוספת שנמצאת בדרך כלל בחומרים עקשנים היא תחמוצת סידן (סיד). חימר עקשן נמצא בשימוש נרחב גם לייצור חומרים עקשן.
יש לבחור חומרים עקשנים על סמך התנאים שיעמדו בפניהם. יישומים מסוימים דורשים חומרים עקשן מיוחדים. זירקוניה משמשת כאשר החומר חייב לעמוד בטמפרטורות גבוהות במיוחד. סיליקון קרביד ופחמן (גרפיט) הם שני חומרים עקשנים אחרים המשמשים בתנאי טמפרטורה קשים מאוד, אך הם אינם יכולים לבוא במגע עם חמצן מכיוון שהם יתחמצנו ויישרפו.
תרכובות בינאריות כגון טונגסטן קרביד או בורון ניטריד יכולות להיות עקשנות מאוד. קרבוניט היא התרכובת הבינארית העקשנית ביותר הידועה, עם נקודת התכה של 3890 מעלות. לתרכובת הטרינרית טנטלום-הפניום קרביד אחת מנקודות ההתכה הגבוהות ביותר מכל התרכובות המוכרות (4215 מעלות).
ניתן להשתמש בחומרים עקשנים לפונקציות הבאות:
פועל כמחסום תרמי בין המדיום התרמי לקיר המיכל
לעמוד בלחץ פיזי ולמנוע מדיום תרמי לשחוק את דופן המיכל
נגד קורוזיה
לספק בידוד תרמי
לרפרקטורים יש מגוון יישומים שימושיים. בתעשייה המטלורגית משתמשים בחומרים עקשנים לריפוד תנורים, כבשנים, כורים וכלים אחרים המכילים ומעבירים מדיה חמה כמו מתכות וסיג. לחומרי עקשן יש יישומים אחרים בטמפרטורה גבוהה כגון מחממי בעירה, רפורמי מימן, רפורמרים ראשוניים ומשניים של אמוניה, תנורי פיצוח, דודי שירות, יחידות פיצוח קטליטי, מחממי אוויר ותנורי גופרית.
