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亦稱線脹系數。固體物質的溫度每改變1℃時，其長度的變化和它在0℃時長度之比，叫做“線膨脹系數”。單位為1/開。符號為αl。其定義式是(見圖)

即有

lt=l0（l+al△t）。

由于物質的不同，線膨脹系數亦不相同，其數值也與實際溫度和確定長度1時所選定的參考溫度有關，但由于固體的線膨脹系數變化不大，通常可以忽略，而將a當作與溫度無關的常數。

《機械設計手冊》上有材料的線膨脹系數可供查詢。

線膨脹系數隨溫度變化的規律類似于熱容的變化。a值在很低溫度時很小，隨溫度升高而很快增加，在德拜特征溫度以上時趨向于常數。線膨脹系數的絕對值與晶體結構和鍵強度密切相關。鍵強度高的材料具有低的線膨脹系數。相對金屬材料，耐火材料的鍵強大，線膨脹系數小。一般氧化物的α值在(8～15)×10K范圍，二元硅酸鹽物質的α值一般在(5．2～10)×10K碳化物的a值為(5～7)×10K金剛石為1×1010K石英玻璃則由于其結構松弛，結構中四面體的線膨脹能為結構中的空隙所容納，而具有極小的a值(0．5×1010K非等軸晶體沿不同晶軸的a值不同，尤其是石墨這類層狀結構的物質。石墨的層內結合力強，層向a值很小(1×1010K)，層間結合力很弱，層間方向a值高達27×10K對于具有很強的非等軸性的晶體，某一方向上的n值可能為負數。由各向異性多晶體組成的耐火材料和由各相a值不同的多相多晶體組成的耐火材料，在燒成冷卻過程中材料內會產生內應力。當晶界處于高的應力狀態時，材料強度降低，甚至產生微裂紋。氣孔率對耐火材料的熱膨脹特性也有影響。當氣孔使材料內顆粒間的結合變弱時，a值變小。而連續固相中的封閉小氣孔幾乎不影響a值。多相多晶和復合材料的線膨脹系數是可以根據物相組成進行計算的。所有計算公式都以各相之間在內應力作用下不產生微裂紋為前提，所以實際上是一種近似的估算，多微裂紋的耐火材料，a的實測值和計算值的偏差可以用作衡量顯微結構中缺陷數量的一種尺度。

耐火材料線膨脹系數的常用測量方法是頂桿式間接法和望遠鏡直讀法。新的激光法測定線膨脹系數也越來越受到重視。

頂桿式間接法

頂桿法是一種經典方法，采用機械測量原理，即將試樣的一端固定在支持器的端頭上，另一端與頂桿接觸，試樣、支持器和頂桿同時加熱，試樣與這些部件的熱膨脹差值被頂桿傳遞出來，并被測量。這類儀器由于試樣位置(立式或臥式)、膨脹量的測量方法(直接測量、電子或光學方法)而區分成多種型號的儀器。應用較普遍的是電感式膨脹儀。它的傳感器是差動變壓器，也稱差動變壓器熱膨脹儀。由于頂桿和支持器尺寸較長，高溫爐的加熱條件難于使溫度分布均勻一致，頂桿和支持器之間的膨脹量難以相互抵消，所以膨脹的測量值需要校正。

望遠鏡直讀法

望遠鏡直讀法是用雙筒望遠鏡直接觀察爐內高溫下試樣395×1ang相絕；1,tj膨Ii脹值。測量溫度可高達2000C，目鏡上的測微計直接測量試樣伸長量。所用試樣較長，加熱爐要有足夠的恒溫帶。該方法的缺點是一般不易自動記錄。現在已發展了定時照相的自動記錄系統。

激光法測量

熱膨脹是近年發展的。它是以一激光束掃描試樣，而不斷測定試樣在加熱過程中長度的變化。由于測量精度高、計算機組成的全自動控制、記錄和多功能系統而受到歡迎。選擇熱膨脹測量方法時主要考慮測試范圍、待測材料的種類和特性、測量精度和靈敏度等。

線膨脹系數是耐火材料使用時應考慮的重要性能之一。爐窯通常在常溫下砌筑，在高溫下使用時爐體膨脹。為抵消熱膨脹造成的應力，需預留膨脹縫。線膨脹系數是預留膨脹縫和砌體總尺寸結構設計計算的關鍵參數，它與材料的抗熱震性、受熱沖擊時材料內部熱應力的分布和大小密切相關。在復合材料和多相材料制顯造中，必須考慮其線膨脹系數的匹配和差異對結構、性能的影響。此外，通過對材料線膨脹系數隨溫度變化曲線的測定，可以進行材料礦物分析、相變、微裂紋的愈合和擴展等的研究。^[1]

1：化學礦物組成。熱膨脹系數與材料的化學組成、結晶狀態、晶體結構、鍵的強度有關。組成相同，結構不同的物質，膨脹系數不相同。通常情況下，結構緊密的晶體，膨脹系數較大；而類似于無定形的玻璃，往往有較小的膨脹系數。鍵強度高的材料一般會有低的膨脹系數。

2：相變。材料發生相變時，其熱膨脹系數也要變化。純金屬同素異構轉變時，點陣結構重排伴隨著金屬比容突變，導致線膨脹系數發生不連續變化。

3：合金元素對合金熱膨脹有影響。簡單金屬與非鐵磁性金屬組成的單相均勻固溶體合金的膨脹系數介于內組元膨脹系數之間。而多相合金膨脹系數取決于組成相之間的性質和數量，可以近似按照各相所占的體積百分比，利用混合定則粗略計算得到。

4：織構的影響。單晶或多晶存在織構，導致晶體在各晶向上原子排列密度有差異，導致熱膨脹各項異性，平行晶體主軸方向熱膨脹系數大， 垂直方向熱膨脹系數小。