La refractariedad es la resistencia de un material a la acción del calor sin cambiar de estado ni descomponerse. Es decir, se considera como material refractario a todo aquel material que es capaz de conservar sus propiedades físicas, químicas y mecánicas a elevada temperatura. Según la norma UNE (150 R836-68), materiales refractarios son aquellos productos naturales o artificiales cuya refractariedad es igual o superior a 1500 °C.
Por tanto, son pastas refractarias todas las que, tras su cocción, soportan un mínimo de 1500ºC sin reblandecerse ni fundirse, conservando el resto de sus propiedades, como su resistencia mecánica o su resistencia a la corrosión.
El vacío es un excelente aislante térmico ya que el calor no puede transmitirse a través de él por conducción ni por convección. El aire también es un buen aislante ya que tan solo transmite calor por convección. Por este motivo, la cerámica refractaria es porosa, con celdas cerradas que contienen aire de forma más o menos estanca.
Las pastas refractarias son pastas permeables, sin vitrificar, y en su composición incorporan materiales refractarios.
Podemos distinguir tres grandes grupos de materiales refractarios utilizados en cerámica. Por un lado están los materiales basados en sílice y alúmina, como son las cuarcitas, caolín calcinado, y la propia alúmina. Por otro lado encontramos materiales basados en magnesio y cromo como la magnesia, cromatina y magnesita. Por último, en cerámicas técnicas se utilizan materiales refractarios basados en nitruros (como los llamados SiAlON Silicio-Aluminio-OxiNitruro), carburos (como el carburo de silicio SiC), boruros (boruro de silicio SiB3), zirconia (ZrO2) y zircon (SiO2·ZrO2).
Los refractarios de sílice apenas llevan alúmina y se realizan con cuarcitas (rocas con mucha sílice) sinterizadas. Mantienen sus características mecánicas hasta temperaturas cercanas a la fusión.
Las arcillas refractarias o refractarios sílico-aluminosos se realizan con caolines puros que se descomponen en una mezcla de mullita y sílice durante la calcinación que empieza a fundir a 1595ºC. Se encuentran en esta categoría las llamadas Fire Clays, Flint Clays y Underclays.
Los refractarios de alta alúmina llevan más del 85% en peso de alúmina calcinada en su composición, por lo que su estructura es una mezcla de mullita y corindón. Se utilizan mucho en la construcción de hornos. En esta categoría se encuentran los ladrillos de alta alúmina, ladrillos de sillimanita, ladrillos de mullita y ladrillos de corindón (con más del 95% de alúmina).
Los refractarios de magnesia y de magnesia-cromo tienen una estructura rica en espinelas MgAl2O4 y MgCr2O4 junto a silicato de magnesio MgSiO3. Se obtienen así los ladrillos de magnesita y de magnesita-cromo.
Pero ninguno de estos materiales son útiles para trabajar de forma artesanal debido a su baja o nula plasticidad y a las temperaturas de maduración que exceden lo que normalmente se alcanza con hornos cerámicos. Si queremos modelar y además obtener un resultado cerámico refractario (que soporte más de 1500º) la solución consiste en añadir a una pasta que tenga plasticidad determinados materiales refractarios.
Normalmente, cuando hablamos de pastas refractarias en procesos artesanales nos estamos refiriendo a pastas que tienen un bajo nivel de fundentes (como K2O, Na2O, CaO, MgO) por lo que son pastas de alta temperatura (1240º-1350ºC), cuya base suele ser una arcilla de bola (es decir una arcilla caolinítica pero plástica) que se ha molido en forma gruesa, y a la que se ha añadido chamota (entre el 40% y el 60%).
Estas pastas refractarias, mantienen plasticidad, tienen un precio bajo y producen cerámica refractaria que soporta bien los 1500º después de su cocción. Suelen tener color blanco marfil y se pueden colorear con óxidos aunque se suelen emplear pigmentos por su refractariedad. No contienen calcio.
Su plasticidad permite la realización de piezas artísticas o decorativas ya que soportan bien el modelado e incluso el torno (si llevan chamota impalpable). Su contracción total es del 13% aproximadamente (6% en secado y 7% en cocción).
Su porosidad varía mucho dependiendo de la granulometría de la chamota que lleve. Con chamota impalpable la porosidad es alrededor del 3% y con chamota gruesa se acerca al 10%.
Otras pastas refractarias usadas artesanalmente consisten en una mezcla de talco, caolín y alúmina, de forma que durante la cocción se forman cristales de cordierita. La cordierita (Mg, Fe)2Al4Si5O18 es un compuesto cristalino de magnesia-sílice-alúmina con impurezas de hierro muy refractario con baja expansión térmica y alta resistencia al choque térmico, aunque ofrece baja resistencia mecánica, por lo que se suele producir combinada con mullita. La cordierita con mullita se emplea para hacer materiales refractarios como ladrillos para hornos.
Las pastas de cordierita usadas en artesanía son de alta temperatura, tienen plasticidad, llevan chamota y tienen un aspecto similar al gres.
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