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1、钢化玻璃是怎么钢化的?听过鲁珀特之泪吗？它被称为世界上最坚硬的物质之一，事实上钢化玻璃的制造原理与它类似，当你理解这种鲁珀特之泪背后的原理，那么也就懂了钢化玻璃。鲁珀特之泪当你把熔化的玻璃滴入水中时，玻璃会迅速冷凝，形成一个带有长长尾巴的类似于水滴状的玻璃结构。通过这种方式得到的玻璃珠也被称为鲁珀特之泪这个名字的由来，据传是查理一世国王的侄子鲁珀特在1660年率先将这种奇特的玻璃制品带到英格兰的。当时在朝廷，鲁珀特常用这个小东西戏弄人，于是它被称为鲁珀特之泪。鲁珀特之泪神奇的一面这个看似普通的玻璃结构拥有与普通玻璃完全不同的性质，它的头部异常坚硬。一个指甲盖大小的玻璃头，就可以承受20多吨的压
2、力，甚至如果你用子弹轰击它的头部，被轰碎的也是子弹自身。之所以鲁珀特之泪会拥有这么变态的性质，这与它内部的受力有关,其内部的受力还得从它的形成开始说起。当熔融状的玻璃液滴滴入水中时，液滴的外表面接触水后会迅速冷却固化形成外壳，但其壳内的玻璃还处于高温状态仍然是液态。当内部液态玻璃温度逐渐降低，体积开始收缩，收缩过程会使玻璃表面产生一个巨大的压应力，而内部被外表层拉伸，产生拉应力。temperaturePreSSUre而正是表面这层玻璃形成的压应力，使鲁珀特之泪的头部拥有超高的强度。我们知道，玻璃的碎裂其实就是裂纹的扩展，但对于鲁伯特之泪而言,即使其表面受外力而产生了微裂纹，但表面巨大的压应力会
3、阻止微裂纹进一步的扩大，因此从宏观上它拥有超高的抵抗外界压力的能力，很难破碎。但鲁珀特之泪还有一个特别有趣的地方，就是它的尾部特别脆弱，并且一旦尾部被击碎，整个鲁珀特之泪也会瞬间被粉碎。之所以会产生这种现象，是因为整个鲁珀特之泪内部拥有极大的内应力，这个应力可以达到7000倍的大气压。表面的压应力与内部的拉应力形成了一个受力平衡，但这种平衡一旦被打破，则会瞬间失衡而爆裂。由于鲁珀特之泪拥有一条细长的尾部，在凝固过程中尾部内外部冷却速度接近，压应力产生的强化作用有限，因此比较脆弱。如果尾部一旦破碎，尾部的浅裂纹会沿着轴线深入头部，整个结构内应力失衡，导致整体的爆裂。钢化玻璃原理类似事实上钢化玻璃
4、分为两种，一种是物理钢化，一种是化学钢化。物理钢化物理原理与上面形成鲁珀特之泪的原理类似，也是经过一个急冷的过程。正常的玻璃生产是将原料熔融后形成均匀没有气泡的玻璃液，玻璃液下降至一定温度后黏度变大，具有很大的塑性，此时便可以对玻璃进行机械加工，压延形成平板形状。冷却后的玻璃内部还具有一定的应力，因此还要将玻璃在较低温度下进行加热后冷却，进行退火处理，消除内应力，形成一个稳定的结构。而钢化玻璃则要在上述工艺最后再补上一个强化的步骤，具体过程就是在得到普通玻璃的基础上，再降其加热到650。C到700。C左右的玻璃软化点附近，然后在玻璃两侧同时用高压气流吹气，使之急速冷却。玻璃表面快速收缩并固化，
5、于是玻璃会形成具有巨大压应力的表层，之后冷却的中心部则会产生很高的内部拉应力。这整个变化过程与鲁珀特之泪基本类似，玻璃两侧将形成各自约为1/6玻璃厚的压应力层，上述过程也被称为钢化过程。钢化后的玻璃同样具有很高的强度，强化原理与鲁珀特之泪一样，这里就不在赘述了。化学钢化化学钢化则是利用化学方法进行强化，这种方法是将将含碱金属离子的玻璃浸没在熔融碱盐中加热保温一段时间。在浸没过程中，玻璃内足够接近表面的碱金属离子能够与熔盐中碱金属离子发生置换，当熔融碱盐中碱金属离子半径大于玻璃内部碱金属离子半径时，就会在玻璃表面形成挤压效应，从而引入压应力使得玻璃强度增加。CHEMICA1.TEMPERINGB
6、efore.KionsarelargerthanNaions=theycauseglassexpansion一般来说，由于采用钢化技术成本较高，因此通过化学强化的钢化玻璃一般都用在手机、平板显示器，高铁、飞机挡风玻璃等产品上。钢化玻璃的独特性能前面已经说过，钢化玻璃表面拥有很强的压应力，因此比起普通玻璃各方面的性能更强。主要表现在下面几点。1 .钢化玻璃的强度高，抗冲击性能好，同时还耐弯折，一般来说，一块优质的钢化玻璃强度可达普通玻璃的4-5倍；2 .钢化玻璃热稳定性较好，可承受巨大的温差不破损，耐急冷急热；可以承受可承受200度以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果；3 .安全性高，由于钢
7、化玻璃内各应力平衡，但一旦这个平衡被打破，那么钢化玻璃破损后会迅速呈现微小钝角颗粒，最低程度地降低了对人体的伤害。不过钢化玻璃存在一个自爆现象，在未受到外界机械外力作用的情况下,钢化玻璃可能会发生自身爆裂，根据行业经验，普通钢化玻璃的自爆率在13%。左右。钢化玻璃之所以会发生自爆，根据研究表明，其中一个重要的原因是玻璃中存在的硫化银杂质粒子因温度差发生相变，NiS一般为结晶体，室温下有相向相转变的热力学倾向，并伴有2%3%的体积膨胀，这种变化可引起钢化玻璃自爆。由于钢化爆裂后会瞬间变成无数小片的碎块，因此为安全起见，很多钢化玻璃都会在玻璃之间夹上PVB中间膜，这种膜具有很强的韧性，通过钢化玻璃
8、与这种薄膜符合，不仅能进一步提高整块玻璃的强度，同时还能够使玻璃在外力作用碎裂时，吸收大量的冲击能量并使之迅速衰减,同时还能够保持玻璃的整体形状，防止人体被碎片砸伤。DlaCml1.J钢化的制造，目前基本上就是采用两种方法，一种是物理法钢化，另一种是化学法钢化。一.物理法钢化物理法钢化，如果说的简单点，就是让玻璃淬火。物理法的原理，就是玻璃经过合适的温度加热后,再进行迅速冷却，玻璃表面就会急剧收缩，产生了压应力，而玻璃的中层部分因为来不及收缩，就会产生张应力，从而促使玻璃获得高强度。大致的过程是这样：将普通玻璃，按照产品形状切割出来，然后对这块玻璃进行加热到接近软化点700度左右，立刻进行均匀
9、而快速的冷却。一般6毫米玻璃，需要在700度高温下加热4分钟，然后均匀的冷却2分半钟。如果是上匕较厚的玻璃，比如常见的10毫米玻璃，就需要在700度下加热8-9分钟，再经过5分钟左右的降温。玻璃越厚，钢化过程时间越长。二.化学法钢化化学钢化玻璃的原理是通过离子扩散来改变玻璃表面分子组成。在高温下，将玻璃浸入高温熔盐里，玻璃中的碱离子与熔盐里的碱离子相互交换，产生挤压现象，促使玻璃表面分子产生压缩应力，增加玻璃的强度。通过这种方法，来增加玻璃表面分子密度，增加玻璃表面的压应力，由于增加强度是通过离子交换的方法取得,所以也叫着离子交换钢化法O三.钢化玻璃有哪些优点？通过上面的介绍，我们知道了钢化玻
10、璃是通过物理法或者是化学法增强了玻璃表面的压应力提高了普通玻璃理化指标,使其具有更大的抗风、耐高低温、抗冲击、抗弯等特点。归纳起来钢化玻璃主要有下面两个优点：1 .提高了玻璃的强度钢化玻璃的抗弯强度,是普通玻璃3-5倍;抗冲击强度，是普通玻璃5-10倍；抗温度急剧变化，可以承受150度的温度剧烈变化；耐急冷急热，比普通玻璃提高2-3倍。2 .更加安全由于钢化玻璃提高了上述物理特性，从而更不容易破碎，改善了玻璃易碎的特点。就算是在剧烈冲击下破碎，也是细小颗粒，降低了对人的伤害。四、物理钢化和化学钢化有哪些区别？1 .加工温度不同物理钢化一般温度是在600-700度下进行，化学钢化是在400-45
11、0度进行。2 .钢化原理不同物理钢化是玻璃高温淬冷，化学钢化是钠离子交唤加冷却，3 .钢化厚度不同物理钢化可以加工3.2-35毫米的普通玻璃，化学钢化可以加工0.15-50毫米的玻璃。4、钢化应力不同物理钢化能够产生90Mpa-140Mpa的表面应力，化学钢化能够产生450Mpa-650Mpa的表面应力。5、破碎状态不同物理钢化玻璃破碎后呈颗粒状，化学钢化玻璃破碎后呈小块状。6 .抗冲击强度不同物理钢化玻璃具有大于等于6毫米的优势,化学钢化玻璃具有小于6毫米的优势。7 .其它抗弯强度，化学钢化玻璃由于物理钢化玻璃。光学性能，化学钢化玻璃由于物理钢化玻璃。表面平整度，化学钢化玻璃由于物理钢化玻璃
12、。钢化玻璃是浮法玻璃经过切裁，磨边，再进入钢化炉钢化。钢化炉温度在700摄氏度左右，玻璃进炉经过一段时间加热，然后吹风急冷冷却下来，就成钢化玻璃了，玻璃厚度不同，温度，加热时间，以及吹风的风压，时间都是不同的。玻璃经钢化炉出来后就形成安全玻璃了，也就是我们说的钢化玻璃了，钢化玻璃一旦破碎了，会爆成钝角的小颗粒，对人的伤害就威胁很小了。我就在钢化玻璃厂上班，开钢化炉十六七年了，这个我是很专业的！说白了，就像淬火工艺一样，加热后再极速冷却，就变得很硬了，有人做过实验，熔融状的玻璃滴入水中，冷却后形成的水滴状玻璃球，子弹都打不破，锤子都锤不破，可见其硬度多高，不过安装大型钢化玻璃还是有危险，依然会破
13、损，我曾经亲眼见过一起安装钢化玻璃的事故，我们办公室安装钢化玻璃门，俩工人用吸盘想把钢化玻璃门竖起来，结果由于钢化玻璃受力不均匀，瞬间破损，碎了一地玻璃渣，掉落的玻璃砸到工人头部了，工人没有戴头盔，瞬间头破血流，连忙捂着出血的头部跑去医院了，我们办公室的人吓了一跳，玻璃的钢化与熟铁的钢化手段基本相同淬火。欢迎关注兵器知识谱,今天我们来科普关于钢化玻璃的知识。传统退火玻璃有一个致命缺点，那就是易碎，且破碎后形成尖锐的、锋利的碎片，这一点相信那些曾经打碎过啤酒瓶的读者朋友深有体会。由于应用广泛，在许多应用领域上是不允许玻璃破碎后产生尖锐且锋利的碎片的，比如说电视机屏幕、车窗、高楼装饰玻璃、面罩等等
14、。如何才能让必不可少的应用中避免破碎后的玻璃不产生尖锐且锋利的碎片呢?答案就是提高玻璃强度，即玻璃的钢化。我们都知道，普通玻璃从熔炉出炉铸造成型以后通过退火冷却就能得到。这样的玻璃机械强度是很低的，相信这也是人们用玻璃心”来形容一个精神很脆弱的人的原因。下图为使用传统退火玻璃制造的饮料瓶，它的机械强度很低，一旦受到撞击就会破碎成锋利且尖锐的碎片。倘若让这样的玻璃再次回到熔炉中，再次经受560C620C高温的烘烤，那么整块玻璃就开始处于熔融边缘。当这块即将熔化的玻璃被移出熔炉，并使用风冷系统对其表面进行快速冷却，这个时候玻璃的内部分子结构开始发生变化，使表层产生强大且均匀的压应力。在形成压应力的
15、同时，玻璃表层的瞬间冷却使这股力在得到释放前转变为内部张力，彻底冷却后便得到了钢化玻璃，这就是玻璃进行钢化加工的基本原理。由于内部分子结构的变化，加上快速冷却时形成的内部张力，钢化后的玻璃机械强度极高。特点是不易破碎，且一旦破碎便完全释放张力，使玻璃以颗粒状进行破碎，所以钢化玻璃又被称为安全玻璃。下图为采用钢化加工后的防弹玻璃，它被9mm手枪弹在10米距离上射击后只形成了颗粒状裂痕。现代工艺中除了淬火对玻璃进行钢化以外，还采用化学法钢化，即使用硝酸钾溶液对玻璃进行浸泡，虽然方法不同，但原理是一样的。钢化一词源自于铁加工，即对热加工中的铁器进行淬火，当高温铁器进入冷却剂中被瞬间强制冷却时，铁器内部分子结构发生变化，使柔韧的铁转变成坚硬的钢。所以钢化后的玻璃与钢化后的铁都有一个共同特点,那就是宁折不弯,相信这也是人们把热处理硬化后的玻璃称之为钢化玻璃的原因吧。下图为正在进行淬火处理的铁器，温度的骤降使淬火物内部分子结构发生变化，这一点与玻璃的钢化完全相同，因此我们在面对玻璃是怎样钢化这个问题时，也可以简单为淬火。
