玻璃物理钢化的原理
深加工玻璃之钢化玻璃玻璃工艺学知识介绍
表面强化技术
表面强化技术是通过在玻璃表面涂覆一层强化涂层来实现 钢化的方法。
表面强化技术所使用的涂层材料有很多种，如无机硅酸盐 、聚酯等高分子材料，这些涂层材料能够在玻璃表面形成 一层坚硬、致密的保护层，从而提高玻璃的机械强度和耐 热冲击性能。
03 钢化玻璃的性能特点
高强度与抗冲击性
01
钢化玻璃具有较高的抗弯和抗冲 击强度，能承受较大的外力。
化学钢化法是通过改变玻璃表面的组成成分来提高玻璃的强 度和耐热冲击性能。
化学钢化法是在玻璃表面浸渍含有能够与玻璃表面发生化学 反应的物质，如钾、钠等碱金属离子，使玻璃表面形成一层 压应力层，从而提高玻璃的机械强度和耐热冲击性能。
熔融淬冷法
熔融淬冷法是通过改变玻璃的熔融状 态来实现钢化的方法。
熔融淬冷法是在高温下将玻璃熔化成 液态，然后迅速将其冷却至室温，使 玻璃表面形成一层压应力层，从而提 高玻璃的机械强度和耐热冲击性能。
清洗剂
应选择无刺激性气味、无毒、无 腐蚀性的清洗剂，以确保产品质 量和员工健康。
生产环境与安全防护
生产环境
应保持清洁、干燥、无尘的生产环境，以减 少杂质和污染物对产品质量的影响。
安全防护
员工应佩戴安全眼镜、手套、工作服等个人 防护用品，以防止玻璃碎片和清洗剂对人体 的伤害。同时，应定期对生产设备进行检查 和维护，确保其正常运行和使用安全。
05 钢化玻璃的质量检测与标 准
质量检测方法
外观检测
观察玻璃表面是否有气泡、夹 杂物、划痕等缺陷。
厚度检测
使用测厚仪测量玻璃的厚度， 确保厚度符合要求。
弯曲度检测
将玻璃放在平台上，检查其是 否能够保持平直，无弯曲现象 。
抗冲击性能检测
玻璃的化学强化和物理钢化
玻璃的物理钢化法(一)来源:LandGlass浏览量:5553发布时间:2014-11-05 08:32:25物理钢化法的原理就就是把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却,使玻璃表面急剧收缩,产生压应力,而玻璃中层冷却较慢,还来不及收缩,故形成张应力,使玻璃获得较高的强度。
一般来说冷却强度越高,则玻璃强度越大,物理钢化的玻璃多用在汽车、舰船、建筑物上。
物理钢化方法很多,按冷却介质来分,可分为:气体介质钢化法、液体介质钢化法、微粒钢化法、雾钢化法等。
本文主要介绍气体介质钢化法与液体介质钢化法。
1、气体介质钢化法气体介质钢化法,即风冷钢化法。
包括水平辊道钢化、水平气垫钢化、垂直钢化等方法。
所谓风冷钢化法就就是将玻璃加热至接近玻璃的软化温度(650～700摄氏度),然后对其两侧同时吹以空气使其迅速冷却,以增加玻璃的机械强度与热稳定性的生产方法。
加热玻璃的淬冷就是用物理钢化法生产钢化玻璃的一个重要环节,对玻璃淬冷的基本要求就是快速且均匀地冷却,从而获得均匀分布的应力,为得到均匀的冷却玻璃,就必须要求冷却装置有效疏散热风、便于清除偶然产生的碎玻璃并应尽量降低其噪音。
风冷钢化的优缺点:风冷钢化的优点就是成本较低,产量较大,具有较高的机械强度、耐热冲击性(最大安全工作温度可达287.78摄氏度)与较高的耐热梯度(能经受204.44摄氏度),而且风冷钢化玻璃除能增强机械强度外,在破碎时能形成小碎片,可减轻对人体的伤害。
但就是对玻璃的厚度与形状有一定的要求(所钢化的玻璃最小厚度一般在3mm左右),而且冷却速度慢,能耗高,对于厚度小于3mm的薄玻璃,钢化过程中还存在玻璃变形的问题,无法在光学质量要求较高的领域内应用。
适用范围:兰迪钢化炉属于气体介质钢化法,目前气体介质钢化技术应用广泛,多用在建筑家俬、汽车、家电、太阳能等行业。
2、液体介质钢化法液体介质钢化法,即液冷法。
所谓液冷法就就是将玻璃加热到接近软化点后,放人盛满液体的急冷槽内进行钢化。
玻璃的垂直钢化与水平钢化
玻璃的垂直钢化与水平钢化作者：胡鲁编辑：发布日期：2009-9-17 17:27:24 点击：683 评论：0垂直钢化工艺是物理钢化法的一种，该系统主要由加热炉、压弯装置和钢化风栅三部分组成；水平钢化法是使玻璃水平通过加热炉加热，然后经淬冷而使玻璃获得增强的一种工艺。
水平钢化法生产钢化玻璃的设备有气垫钢化炉和水平辊道钢化炉两种。
玻璃可用物理或化学方法得到增强，目前主要采用物理钢化法生产钢化玻璃。
物理钢化是把玻璃加热到低于软化温度后进行均匀的快速冷却，玻璃外部因迅速冷却而固化、而内部冷却较慢。
当内部继续收缩时使玻璃表面产生压应力，而内部为张应力，从而提高了玻璃强度和热稳定性。
按淬冷介质不同，物理钢化法可分为风冷钢化、液体钢化和固体钢化。
物理钢化的主要设备是钢化炉，它由加热和淬冷两部分组成，按玻璃的输送方式分为垂直钢化炉和水平钢化炉两种.垂直钢化工艺垂直钢化工艺是物理钢化法的一种，该系统主要由加热炉、压弯装置和钢化风栅三部分组成。
经过原片准备、切裁、磨边、洗涤、干燥和半成品检验等预处理的玻璃，用耐热钢夹钳钳住送入电加热炉中进行加热。
当玻璃加热到所需温度后，快速移至风栅中进行淬冷。
风栅包括排气风咀和往复运动机构，主要分为箱型、分部式、管式、回转式四种。
在钢化风栅中，用压缩空气均匀、迅速地喷吹玻璃的两个表面，使玻璃急剧冷却。
在玻璃的冷却过程中，玻璃的内层和表层之间产生很大的温度梯度，因而在玻璃的表面层产生压应力，内层产生拉应力，从而提高玻璃的机械强度和热稳定性。
淬冷后的玻璃从风栅中移出并去除夹具，经检验后可包装入库。
使用垂直法生产曲面钢化玻璃，有一步法和二步法两种。
二步法是在钢化加热炉和钢化风栅之问，设有一个由前、后模组成的压弯装置。
当玻璃在加热炉内加热到接近软化温度时迅速移入压弯装置中，被压弯装置弯曲成所需的曲面，然后经淬冷获得曲面钢化玻璃产品。
一步法时，钢化风栅和压弯模具用对接的方式结成一体，玻璃的弯曲和淬冷在同一工位完成。
玻璃物理强化和化学强化的原理及区别
强化效果
物理强化
物理强化的效果主要取决于玻璃表面的应力分布和应力值的大小，可以提高玻璃 的抗机械应力和抗冲击性能，但不易提高其抗化学腐蚀能力。
化学强化
化学强化的效果主要取决于离子交换的程度和压应力层的厚度，可以显著提高玻 璃的抗机械应力和抗化学腐蚀能力，但不易提高其抗冲击性能。
应用领域
物理强化
适用于需要提高玻璃抗机械应力和抗 冲击性能的领域，如建筑、汽车、家 电等。
纳米增强材料
纳米增强材料能够显著提高玻璃的力学性能和热稳定性，是未来玻璃物理强化和化学强化的重要研究方向。
技术创新
ห้องสมุดไป่ตู้
新型强化工艺
随着对玻璃强化机理的深入理解，新型 强化工艺如离子注入、激光熔融、等离 子体处理等不断涌现，这些新工艺能够 进一步提高玻璃的强度和韧性。
VS
智能化强化技术
利用人工智能和机器学习技术，实现玻璃 强化过程的智能化控制，提高强化质量和 效率。
对其他行业的影响
建筑行业
强化玻璃在建筑领域的应用，如幕墙、隔断等，提高了建筑的安全 性和美观度，同时也为建筑设计提供了更多的选择和创意。
家居装饰行业
强化玻璃在家庭装修和家具制作中的应用，如餐桌、茶几等，不仅 增加了家居的美观度，还提高了家居的安全性和耐用性。
电子行业
强化玻璃在电子产品中的应用，如手机、平板电脑等，提高了产品的 质量和用户体验。
化学强化
适用于需要提高玻璃抗机械应力和抗 化学腐蚀能力的领域，如电子产品、 光学仪器、医疗器械等。
04
物理强化和化学强化的发展 趋势
新材料的应用
新型玻璃材料
随着科技的发展，新型玻璃材料如石英玻璃、硼酸盐玻璃、金属玻璃等不断涌现，这些材料具有更高的强度、耐 热性和耐腐蚀性，为物理和化学强化技术的发展提供了更多可能性。
钢化玻璃中物理钢化制作原理
钢化玻璃中物理钢化制作原理
一、物理钢化玻璃的制作原理
物理钢化玻璃，也称为钢化玻璃，是将原本薄软的玻璃，经过高压的热处理技术，使其变得极具韧性，而且具有很高的硬度和耐磨性，从而能抵抗强烈的外力。
制作物理钢化玻璃的主要原理是：通过热处理，两片玻璃表面之间接触处，由于玻璃的温度比较高，硅酸钙和其它玻璃成分之间，会形成网状化现象，把原来薄软的玻璃表面，转变成强硬、韧性的物理钢化玻璃表面。
二、物理钢化玻璃的特点
物理钢化玻璃，具有抗强碱、耐温度、抗紫外线、抗损坏等特性，因此，除了可以用于建筑、装饰之外，还非常适合在汽车、家具、电器和医疗仪器上使用。
在设计上，物理钢化玻璃可以制成各种形状和尺寸，也可以根据客户的要求，采用不同的色彩来改变玻璃的外观和质感，从而达到更好的视觉效果。
此外，物理钢化玻璃还具有节能、环保、可回收等优点，因此，越来越多的人将其作为替代传统玻璃的更加可靠的首选。
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玻璃的化学强化和物理钢化
玻璃的物理钢化法（一）来源：LandGlass 浏览量：5553 发布时间：2014-11-05 08:32:25物理钢化法的原理就是把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却，使玻璃表面急剧收缩，产生压应力，而玻璃中层冷却较慢，还来不及收缩，故形成张应力，使玻璃获得较高的强度。
一般来说冷却强度越高，则玻璃强度越大，物理钢化的玻璃多用在汽车、舰船、建筑物上。
物理钢化方法很多，按冷却介质来分，可分为：气体介质钢化法、液体介质钢化法、微粒钢化法、雾钢化法等。
本文主要介绍气体介质钢化法和液体介质钢化法。
1、气体介质钢化法气体介质钢化法，即风冷钢化法。
包括水平辊道钢化、水平气垫钢化、垂直钢化等方法。
所谓风冷钢化法就是将玻璃加热至接近玻璃的软化温度(650～700摄氏度)，然后对其两侧同时吹以空气使其迅速冷却，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的生产方法。
加热玻璃的淬冷是用物理钢化法生产钢化玻璃的一个重要环节，对玻璃淬冷的基本要求是快速且均匀地冷却，从而获得均匀分布的应力，为得到均匀的冷却玻璃，就必须要求冷却装置有效疏散热风、便于清除偶然产生的碎玻璃并应尽量降低其噪音。
风冷钢化的优缺点：风冷钢化的优点是成本较低，产量较大，具有较高的机械强度、耐热冲击性(最大安全工作温度可达287．78摄氏度)和较高的耐热梯度(能经受204．44摄氏度)，而且风冷钢化玻璃除能增强机械强度外，在破碎时能形成小碎片，可减轻对人体的伤害。
但是对玻璃的厚度和形状有一定的要求(所钢化的玻璃最小厚度一般在3mm左右)，而且冷却速度慢，能耗高，对于厚度小于3mm的薄玻璃，钢化过程中还存在玻璃变形的问题，无法在光学质量要求较高的领域内应用。
适用范围：兰迪钢化炉属于气体介质钢化法，目前气体介质钢化技术应用广泛，多用在建筑家俬、汽车、家电、太阳能等行业。
2、液体介质钢化法液体介质钢化法，即液冷法。
所谓液冷法就是将玻璃加热到接近软化点后，放人盛满液体的急冷槽内进行钢化。
玻璃的化学强化和物理钢化
玻璃得物理钢化法(一)来源:LａndGlａss浏览量：5553发布时间：20１４-11—0５08:32:25 物理钢化法得原理就就是把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却,使玻璃表面急剧收缩，产生压应力，而玻璃中层冷却较慢,还来不及收缩,故形成张应力，使玻璃获得较高得强度。
一般来说冷却强度越高,则玻璃强度越大,物理钢化得玻璃多用在汽车、舰船、建筑物上.物理钢化方法很多,按冷却介质来分，可分为：气体介质钢化法、液体介质钢化法、微粒钢化法、雾钢化法等。
本文主要介绍气体介质钢化法与液体介质钢化法。
1、气体介质钢化法气体介质钢化法，即风冷钢化法。
包括水平辊道钢化、水平气垫钢化、垂直钢化等方法。
所谓风冷钢化法就就是将玻璃加热至接近玻璃得软化温度(650～７00摄氏度)，然后对其两侧同时吹以空气使其迅速冷却，以增加玻璃得机械强度与热稳定性得生产方法。
加热玻璃得淬冷就是用物理钢化法生产钢化玻璃得一个重要环节，对玻璃淬冷得基本要求就是快速且均匀地冷却，从而获得均匀分布得应力，为得到均匀得冷却玻璃,就必须要求冷却装置有效疏散热风、便于清除偶然产生得碎玻璃并应尽量降低其噪音.风冷钢化得优缺点：风冷钢化得优点就是成本较低，产量较大,具有较高得机械强度、耐热冲击性（最大安全工作温度可达287。
78摄氏度)与较高得耐热梯度(能经受204。
４4摄氏度），而且风冷钢化玻璃除能增强机械强度外,在破碎时能形成小碎片，可减轻对人体得伤害。
但就是对玻璃得厚度与形状有一定得要求（所钢化得玻璃最小厚度一般在3mｍ左右），而且冷却速度慢,能耗高，对于厚度小于３mm得薄玻璃,钢化过程中还存在玻璃变形得问题，无法在光学质量要求较高得领域内应用。
适用范围:兰迪钢化炉属于气体介质钢化法,目前气体介质钢化技术应用广泛,多用在建筑家俬、汽车、家电、太阳能等行业.2、液体介质钢化法液体介质钢化法,即液冷法.所谓液冷法就就是将玻璃加热到接近软化点后，放人盛满液体得急冷槽内进行钢化。
玻璃多种钢化方法及优缺点分析
玻璃多种钢化方法及优缺点分析SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-璃多种钢化方法及优缺点分1:化学钢化法通过化学方法改变玻璃表面组分，增加表面层压应力，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的钢化方法称为化学钢化法。
由于它是通过离子交换使玻璃增强，所以又称为离子交换增强法。
根据交换离子的类型和离子交换的温度又可分为低于转变点度的离子交换法(简称低温法)和高于转变点温度的离子交换法(简称高温法)。
化学增强法的原理是：根据离子扩散的机理来改变玻璃的表面组成，在一定的温度下把玻璃浸入到高温熔盐中，玻璃中的碱金属离子与熔盐中的碱金属离子因扩散而发生相互交换，产生“挤塞”现象，使玻璃表面产生压缩应力，从而提高玻璃的强度。
根据玻璃的网络结构学说，玻璃态的物质由无序的三维空间网络所构成，此网络是由含氧的离子多面体构成的，其中心被sal或p离子所占据。
这些离子同氧离子一起构成网络，网络中填充碱金属离子(；nna，k)和碱土金属离子。
其中碱金属离子较活泼，很易从玻璃内部析出，化学钢化法就是基于离子自然扩散和相互扩散，以改变玻璃表面层的成分，从而形成表面压应力层的。
但离子交换法所产生的表面压应力层比较薄，对表面微缺陷十分敏感，很小的表面划伤，就足以使玻璃强度降低。
优缺点：化学增强玻璃强度与物理增强玻璃接近，热稳定性好，透光性好，表面强度高，处理温度低，产品不变形，且其产品不受厚度和几何形状的限制，使用设备简单，产品容易实现。
但与物理钢化玻璃相比，化学钢化玻璃生产周期较长，碎片与普通玻璃相仿。
适用范围：化学钢化玻璃广泛应用于不同厚度的平板玻璃，薄壁玻璃和瓶罐异形玻璃产品，还可用于防火玻璃。
2:物理钢化法物理钢化的原理就是把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却，使玻璃表面急剧收缩，产生压应力，而玻璃中层冷却较慢，还来不及收缩，故形成张应力，使玻璃获得较高的强度。
一般来说冷却强度越高，则玻璃强度越大。
钢化玻璃生产工艺
钢化玻璃生产工艺
钢化玻璃是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法在玻璃表面形成压应力。
钢化玻璃具有抗冲击强度高、机械强度好、热稳定性好、弹性好等优点，广泛应用于高层建筑、汽车、家具、电器等领域。
钢化玻璃生产工艺主要包括以下三个阶段：
一、玻璃切割
玻璃切割是钢化玻璃生产的第一步。
根据所需尺寸，使用切割机将玻璃原片切割成所需形状和尺寸。
切割后的玻璃应进行磨边处理，以消除边缘的锋利和不平整。
二、边缘处理
边缘处理是钢化玻璃生产中非常重要的一步。
在高温下，玻璃边缘容易产生气泡和变形，因此需要进行边缘处理。
常用的边缘处理方法有磨边、钻孔、倒角等。
磨边可以消除玻璃边缘的锋利和不规整，钻孔和倒角则可以增加玻璃的机械强度和稳定性。
三、钢化处理
钢化处理是钢化玻璃生产的核心环节。
将切割并处理后的玻璃送入钢化炉中进行加热和快速冷却，使玻璃表面形成压应力，从而提高其抗冲击强度和机械强度。
常用的钢化处理方法有物理钢化和化学钢化。
物理钢化是通过将玻璃加热至接近软化点后进行快速冷却，使表面形成压应力。
化学钢化则是通过化学方法在玻璃表面形成压应力层。
经过钢化处理后的玻璃具有较高的强度和弹性，可以承受较大的冲击力和压力。
同时，由于其热稳定性较好，可以承受较大的温差变化，因此被广泛应用于各种领域。
总之，钢化玻璃生产工艺主要包括玻璃切割、边缘处理和钢化处理三个阶段。
这些步骤相互衔接，缺一不可，共同构成了钢化玻璃的生产过程。
通过合理的工艺控制和设备选择，可以生产出高质量的钢化玻璃产品，满足不同领域的需求。
钢化原理与操作要点
第一章玻璃物理钢化原理一、玻璃的定义：1、狭义的玻璃：有熔体冷却时不发生晶化而得到的无机物质。
满足以下三条件：第一，不是结晶体；第二，是由熔体冷却得到的；第三，是无机物。
2、广义的玻璃：表现出玻璃转变现象的非晶态物质。
这个玻璃的定义不是根据玻璃的制造方法和物质的种类，而是基于制成的材料和状态。
按此定义，玻璃满足两个条件：第一，非晶态固体；第二，表现出玻璃转变现象。
玻璃是非晶态的固体，即具有不规则的原子排列的固体。
在非晶态固体中处于玻璃态的物质，即加热时表现出玻璃转变现象或转变可能性的物质，叫做玻璃。
二、玻璃的基本性质：1. 玻璃的粘度：粘度又称粘度系数，它是流体抵抗流动的物理量。
假设在流体的液体中，平行于流动方向，将流体分成层间距离为DX、流动速度差为DV的各层，则在相邻两液面的接触面S上就有与面平行，与流动方向相反的阻力F。
单位接触面上的阻力F//S与速度梯度DV/DX之比成为粘度，用µ表示，即：µ=F/S///DV/DXA、应变点：相应于粘度10的14.5次方泊至10的14.6次方泊的温度。
在该温度下，玻璃不产生粘性流动，而且保温四小时，即可大体消除玻璃制品的内应力。
它是确定玻璃退火下限温度的依据。
B、转变点：相应与粘度10的13次方的温度，全名称为玻璃转变温度，用“Tg”表示，它是玻璃的重要特征点。
在该温度下，玻璃处于粘性流动状态而且保温15分钟即可消除玻璃制品的内应力。
它是确定玻璃退火上限的依据，有称为退火点，应变点与退火点之间的温度区域就是退火温度范围。
该点温度是530---590℃，玻璃低于此温处于脆性，高于此温玻璃的结构发生一定的变化。
C、软化温度：相当于粘度为10的9次方泊的温度，用Ti表示。
软化温度与转变温度范围成为玻璃的转变区或反常区。
D、软化点：相当于玻璃粘度为10的7.65次方泊的温度。
直径为0.5-0.5MM长230MM的玻璃丝以5℃/分被加热，当玻璃丝由于自重作用而以1MM/分伸长时的温度。
玻璃钢化原理
钢化玻璃(强化玻璃)强化原理及性能介绍钢化玻璃又称强化玻璃，是一种预应力玻璃。
它是用物理的或化学的方法，在玻璃表面上形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。
当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵消，避免玻璃的碎裂，虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态，但玻璃的内部无缺陷存在，不会造成破坏，从而达到提高玻璃强度的目的。
众所周知，材料表面的微裂纹是导致材料破裂的主要原因。
因为微裂纹在张力的作用下会逐渐扩展，最后沿裂纹开裂。
而玻璃经钢化后，由于表面存在较大的压应力，可使玻璃表面的微裂纹在挤压作用下变得更加细微，甚至“愈合”。
钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。
物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。
它是将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度（600℃）时，通过自身的形变消除内部应力，然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面，使其迅速且均匀地冷却至室温，即可制得钢化玻璃。
这种玻璃处于内部受拉而外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角，不易伤人。
在钢化玻璃的生产过程中，对产品质量影响最大的当是如何使玻璃形成较大而均匀的内应力。
而对产量影响最大的则是如何防止炸裂和变形。
不论是上述哪个影响因素都与玻璃的加热和冷却条件密切相关。
当玻璃均匀加热到钢化温度后骤然冷却时，由于内外层降温速度的不同，表层急剧冷却收缩，而内层降温收缩迟缓。
结果内层因被压缩受压应力，表层受张应力。
随着玻璃的继续冷却，表层已经硬化停止收缩，而内层仍在降温收缩，直至到达室温。
这样表层因受内层的压缩形成压应力，内层则形成张应力，并被永久的保留在钢化玻璃中。
由于玻璃是抗压强而抗拉弱的脆性材料，当超过抗张强度时玻璃即行破碎，所以内应力的大小及其分布形式是影响玻璃强度及炸裂的主要原因。
另一种情况是玻璃在可塑状态下冷却时，不论是加热不均，还是冷却不均，只要在同一块玻璃上有温差，就会有不同的收缩量。
浅谈物理钢化玻璃张应力形成控制及应用
浅谈物理钢化玻璃张应力形成控制及应用刘腾飞，张荣光，刘全顺，梁晓波（天津南玻节能玻璃有限公司，天津 301700）摘要：通过分析物理钢化玻璃应力的形成原理，对钢化玻璃的应力进行管控，目的是在确保钢化玻璃表面压应力和碎片颗粒的前提下，尽量降低钢化玻璃内层的张应力，在一定程度上降低钢化玻璃的自爆。
同时更进一步提升钢化玻璃的机械强度。
0 引 言常温下玻璃是一种典型的脆性材料，从机械性能来看，它的抗压强度高，硬度也高，但它的抗张强度不高，玻璃的理论抗折强度为117.6×108帕，但是窗玻璃的实际理论抗折强度只有68.6×105帕，与理论值相差3个数量级。
玻璃实际机械强度比理论值低的原因是多方面的，一般是认为由玻璃表面微裂纹、结构不均匀、微观缺陷、残余应力等造成，玻璃表面的微裂纹是造成机械强度降低的主要原因。
为了改善玻璃的机械性质，可以采取多种物理、化学方法来消除微裂纹，以达到提升机械强度的目的。
物理钢化法是目前国内外广泛采用的一种生产钢化玻璃的方法。
物理钢化玻璃通过玻璃的热历史原理，使得钢化玻璃的应力分布在厚度方向上呈抛物线，表层为压应力，内层为张应力，当玻璃受到机械外力时，机械外力转化为应力，该应力与原有的钢化应力相叠加，引起应力偏移，张应力向钢化玻璃的压应力层移动，钢化行成的压应力会抵消一部分机械外力引起的张应力。
虽然玻璃一个表层的压应力增大了，但由于玻璃的抗压强度远远大于抗张强度，因而玻璃不会破裂。
同时钢化玻璃也由于内部存在张应力（钢化玻璃的自身张应力约为32～46MPa，玻璃的抗张强度是59～62MPa），张应力层出现硫化镍膨胀时，只要NiS 膨胀产生的张应力在30MPa，加上玻璃自身原有的张应力，超过玻璃自身所能承受的极限，便引发自爆。
本文通过分析应力产生机理，通过实验手段分析和检测应力的影响因素，通过控制应力，提升机械强度，在一定程度上控制钢化玻璃的自爆。
1 物理钢化玻璃应力的产生原理1.1 物理钢化玻璃应力产生原理玻璃的物理钢化过程就是把玻璃加热到低于软化点温度（其黏度值高于108dPa·s）后进行均匀的快速冷却。
从力学角度解析物理钢化玻璃自爆机理
建筑玻璃与工业玻璃2020，№4- 9 -0 引 言物理钢化玻璃（以下简称钢化玻璃）是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后在钢化炉中快速风热加热到接近玻璃软化点左右，再进行快速均匀风冷却而得到的一种表面为压应力，中心为拉应力的玻璃制品。
因玻璃经物理钢化后强度在原有基础上增加2～4倍，从而提高了其抗风压、热震及其它力学性能。
特别是物理钢化后，破碎后玻璃颗粒呈碎粒状，有效低降低了其引发的安全事故。
在我国，钢化玻璃被作为安全玻璃的一种而广泛应用于建筑、家电、汽车及其它领域。
然而，钢化玻璃在应用过程中，经常会出现玻璃突发性自爆破裂事故。
钢化玻璃自爆是指无任何外力作用下的突发爆裂，难以事先预测和防控。
我国2018年生产钢化玻璃总量约4.7亿平方米（数据来源于中国建筑玻璃与工业玻璃协会），累计用量也超过20亿平方米，因服役中的钢化玻璃数量巨大，致使每年因其自爆而带来的安全事故不断发生，且该类事故难以避免和防控。
特别是应用于高层建筑的钢化玻璃自爆后，玻璃碎片高空撒落给城市带来了严重的安全隐患。
因此，钢化玻璃自爆及防控措施一直是玻璃生产与应用领域中的一个热点话题及重要研究方向。
工程应用中的钢化玻璃难免会含有微小的缺陷和异质颗粒存在于玻璃体内，因钢化玻璃是一种应力玻璃，当这些异质颗粒或缺陷分布在钢化玻璃拉应力层中，因其引发的集中应力与钢化拉应力叠加超过玻璃的本征强度时，即可引发钢化玻璃自爆。
因此，引发钢化玻璃自爆的根本原因是玻璃内部的异质颗粒引发的集中应力，集中应力大小与各种异质颗粒的类型、尺寸大小、分布位置等因素有关。
前期大量研究表明，玻璃内部含的硫化镍异质颗粒是引发钢化玻璃自爆的最主要因素，其它异质颗粒，如单质硅、三氧化二铝等杂质也会引发钢化玻璃自爆。
作者通过对大量的工程现场已自爆的钢化玻璃自爆源颗粒进行成分分析，统计结果也证明了这一点。
作为点状缺陷的一种，因分布在钢化玻璃内部的异质颗粒尺寸大部分在0.05～0.3mm 之间，虽然国家标准GB 11614-2009对平板玻璃的不同尺寸的点状缺陷允许个数进行了限定，但其并未完全杜绝能够引发自爆的点状缺陷在玻璃内部的存在。
钢化玻璃原理
钢化玻璃又称强化玻璃，是一种预应力玻璃。
它是用物理的或化学的方法，在玻璃表面上形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。
当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵消，避免玻璃的碎裂，虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态，但玻璃的内部无缺{TodayHot}陷存在，不会造成破坏，从而达到提高玻璃强度的目的。
众所周知，材料表面的微裂纹是导致材料破裂的主要原因。
因为微裂纹在张力的作用下会逐渐扩展，最后沿裂纹开裂。
而玻璃经钢化后，由于表面存在较大的压应力，可使玻璃表面的微裂纹在挤压作用下变得更加细微，甚至“愈合”。
钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。
物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。
它是将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度（600℃）时，通过自身的形变消除内部应力，然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面，使其迅速且均匀地冷却至室温，即可制得钢化玻璃。
这种玻璃处于内部受拉而外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角，不易伤人。
在钢化玻璃的生产过程中，对产品质量影响最大的当是如何使玻璃形成较大而均匀的内应力。
而对产量影响最大的则是如何{HotTag}防止炸裂和变形。
不论是上述哪个影响因素都与玻璃的加热和冷却条件密切相关。
当玻璃均匀加热到钢化温度后骤然冷却时，由于内外层降温速度的不同，表层急剧冷却收缩，而内层降温收缩迟缓。
结果内层因被压缩受压应力，表层受张应力。
随着玻璃的继续冷却，表层已经硬化停止收缩，而内层仍在降温收缩，直至到达室温。
这样表层因受内层的压缩形成压应力，内层则形成张应力，并被永久的保留在钢化玻璃中。
由于玻璃是抗压强而抗拉弱的脆性材料，当超过抗张强度时玻璃即行破碎，所以内应力的大小及其分布形式是影响玻璃强度及炸裂的主要原因。
另一种情况是玻璃在可塑状态下冷却时，不论是加热不均，还是冷却不均，只要在同一块玻璃上有温差，就会有不同的收缩量。
物理钢化原理
物理钢化原理物理钢化原理什么是物理钢化？物理钢化是一种通过加热和快速冷却来增强材料强度和硬度的技术。
它通常应用于金属材料，如钢铁、铝等。
物理钢化的原理与过程物理钢化的原理基于材料的相变特性。
当金属材料加热到一定温度后，原子开始有序排列，形成晶体结构。
然而，当材料急剧冷却时，原子无法重新组织成有序的晶体，而形成非晶态结构。
这种非晶态结构具有较高的硬度和强度，从而增强了材料的性能。
物理钢化通常包括以下几个步骤：1.加热：将金属材料加热到临界温度以上。
在这个温度范围内，材料的晶体结构开始失去有序性。
2.保温：将材料保持在加热后的温度下一段时间。
这个步骤有助于使材料内部的温度均匀分布，并使原子结构更加不稳定。
3.快速冷却：迅速将材料从高温状态冷却到室温。
这种快速冷却的方式可以阻止晶体结构重新有序排列，从而形成非晶态结构。
4.回火：经过快速冷却后，材料通常会变得脆性。
为了降低脆性并提高韧性，材料可以经过回火处理。
回火是将材料加热至较低温度，然后缓慢冷却。
物理钢化的应用物理钢化技术具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：•制造业：物理钢化可以应用于汽车零部件、机械零件等的制造过程中，以提高材料的强度和耐用性。
•建筑业：物理钢化可以应用于建筑结构材料的制造，使其具有更高的抗震性能。
•电子行业：物理钢化可应用于电子设备的制造，如手机屏幕的钢化玻璃，以增加其抗刮擦及抗碎裂能力。
•航空航天业：物理钢化可应用于飞机零部件的制造，使其更加坚固耐用，以应对极端环境。
物理钢化技术的不断发展和创新，使得材料的强度和硬度得到了极大提升，为各行各业的发展提供了有力的支持。
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物理钢化原理的深入解析金属晶体结构与性能金属材料由原子或离子组成的晶体结构决定了其性能。
晶体结构的有序性和结晶度越高，材料的硬度和强度也越高。
传统的热处理技术主要通过改变材料的晶体结构来改善其性能。
全钢化和半钢化
全钢化和半钢化
钢化技术是一种利用高温处理玻璃使其更加耐冲击、更加安全实
用的方法。
全钢化和半钢化是两种常见的钢化方法，全钢化是指在加
热至850℃以上的高温下，钢化玻璃的整个表面和内部均发生了结晶，
并且外表与内部相同的状态，使得玻璃具有更加出色的物理性能和强度，以及更加光滑的表面处理效果。
半钢化技术则是指只在玻璃表面加热，使表面结晶而内部无机晶
结构，从而玻璃表面变得更加坚硬，更加耐用，可以抵抗更大的冲击
力和扭曲。
不同于全钢化玻璃的表面处理，半钢化玻璃在处理后可以
通过抛光使其表面更加平滑。
在日常生活中，钢化玻璃广泛应用于家居、建筑、汽车等领域。
例如，家居中常用的玻璃门、玻璃隔断、玻璃餐桌、玻璃洗手盆等多
数采用全钢化或半钢化工艺制作。
建筑领域，玻璃幕墙、玻璃梯、玻
璃围栏等都采用半钢化或全钢化的技术制成。
在汽车领域，玻璃前挡风、车窗、车灯等部件也常常使用钢化玻璃制作。
钢化技术的出现，大大提高了人们对玻璃的利用价值，同时也提
高了玻璃的安全性和耐久性。
然而，需要提醒的是，钢化玻璃一旦破裂，会瞬间成为无数锋利的碎片，对人体和物体造成极大伤害。
因此，在生活中需特别注意安全使用和维护钢化玻璃制品，减少潜在的安全
风险。
总之，全钢化和半钢化技术都是应用广泛的玻璃加工技术，在家居、建筑和汽车等领域都有着重要的作用，为我们带来了更加美观、耐用和安全的玻璃制品。
我们应该根据具体需求选择不同的钢化玻璃工艺，并在使用过程中注意安全，以充分发挥钢化玻璃的优越性能。
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物理钢化原理当玻璃输送到电加热炉或气体加热炉内进行加热时，玻璃加热膨胀示意情况见图2—3。
随着温度升高玻璃结构发生变化，黏度下降，网络内部连接键伸长，由图2—3的D状态转变成C状态。
当加热温度接近软化点附近，玻璃由固化态转变成液化态时，玻璃的黏度急剧下降，很多键断开(见图2—3)的B状态或A状态，此时玻璃极易变形。
之后如果玻璃没有发生变形，被缓慢冷却下来，
断了的键可以重新连接起来，玻璃的黏度逐渐提高，网络重新有序地排列。
玻璃接近室温时，伸长的键随着温度降低恢复到原来键长。
上述过程仅可以消除玻璃的内应力，无法提高玻璃的强度。
》l距坟转化范围温度图2-3玻璃热膨胀示意图玻璃钢化是在玻璃表面有意造成外表面压应力，内部形成张应力(见图2—4)。
钢化玻璃工艺过程是将玻璃加热到软化点附近(其黏度值高于106．6sPa·s)，然后用冷却介质快速将玻璃表面热量带走，使得玻璃表面快速由液化态转变成固化态。
在此过程中，玻璃有一部分被断开的键来不及重新连接，就已经变成固化态，这部分玻璃冷却后的体积大于加热前的体积；玻璃的内部是通过与外层玻璃的分子运动热传导进行冷却的，越往里玻璃的冷却速度越慢。
所以玻璃冷却时由于内部冷却较慢，断开的键可以重新连接，伸长的键可以恢复原来键长，当玻璃被全部冷却后，玻璃内部的体积与原来相同。
这样玻璃表面体积大于内部体积，玻璃表面对内部就有一个向外拉伸的趋势，单位面积上外部对内部就产生一个
张应力(见图2—4)；
相反，玻璃内部对表面就有一个向里压缩的趋势，单位面积上内部对表面就形成一个压应力，这就是玻璃钢化原理。
如前所述，永久应力的产生是由应力松弛和温度变形被冻结下来的结果。
玻璃加热温度越高，应力松弛的速度也愈快，钢化后产生的应力也愈大；而且玻璃各部分的冷却速度不同，使玻璃表面的结构具有较小的密度，而内层具有较大的密度。
这种结构因素引起各部分的膨胀系数不同，也引起内应力的产生。
图2—5为玻璃板内密度的分布情况。
张应力0应力ai,a~张应力0应力压应力(a)物理钢化玻璃(b)化学钢化玻璃图2-4钢化玻璃应力分布示意图通过这样的热处理，玻璃内部具有均匀分布的内应力，提高了玻璃的强度和热稳定性。
当退火玻璃板受载荷弯曲时，玻璃的上表层受到张应力，下表层受到压应力，如图2—6(b)所示。
玻璃的抗张强度较低，超过抗张强度玻璃就破碎，所以退火玻璃的强度不主高。
如果负载加到钢化玻璃上，其应垃力分布如图2—6(c)所示，钢化玻璃表面(上层)的压应力比退火玻璃大，而所受的张应力比退火玻璃小。
同时在钢化玻璃中最大的张应力不像退火玻璃存在于表面上而移到板中心。
由于玻璃耐压强度要比抗张强度几乎大10倍，所以钢化玻璃在相同温度图2—5玻璃板内密度分布示意图的负载下并不破裂。
此外在钢化过程中玻璃表面微裂纹受到强烈的压缩，同样也使钢化玻璃的机械强度提高。
同理，当钢化玻璃骤然经受急冷时，在其外层产生的张应力被玻璃外层原存在的方向的压应力所抵挡，使其热稳定性大大提高。
通常，钢化玻璃强度比退火玻璃高4—6倍，达350MPa左右，而热稳定性可提高到280—320~C左右。