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。
化学钢化
一、 化学钢化的分类：
化学钢化的基本原理是用改变玻璃表面的组成来提高玻璃的强度，目前有表面脱碱；涂复热膨胀系数小的玻璃，碱金属离子交换等方法；碱金属离子交换可分为；高温型离子交换和低温型离子交换两类；
二、 离子交换化学钢化法；
把玻璃侵在高温熔融盐中，玻璃中的碱离子与熔盐中的碱离子因相互扩散而发生离子交换，因在交换层产生压应力而使强度增大。
1、 高温型离子交换法；
在玻璃的软化点与转变点之间的温度区域内，把含Na2O或K2O的玻璃侵入锂的熔盐中，使玻璃中的Na+或与它们半径小的熔盐中的Li+相交换，然后冷却至室温，由于含Li+的表层与含Na+或K+内层膨胀系数不同，表面产生残余压力而强化，同时；玻璃中和含有AL203、TiO2等成分时，通过离子交换，能产生膨胀系数极低的p—锂霞石（LiO、AL2O3、2SiO2）结晶，冷却后的玻璃表面将产生很大的压力，可得到强度高达700MPa的玻璃，次法的实例如下；将Sio257%—60%、AL2o313．5%—23%、Na2o3．8%—11%、Li2o10%—13%（质量）玻璃在600—750℃下侵在Li+、Na+、Ag+的熔盐中，玻璃中的Na+被Ag+或Li+置换，产生双层交换层；外侧是p—锂霞石，内侧是偏硅酸锂结晶化玻璃层，能极大的增高强度。
2、 低温型离子交换法 在不高于玻璃转变点的温度区域内，将玻璃侵在含有比玻璃中碱离子半径大的碱离子熔盐中。例如；用Li+置换Na+，或用Na+置换K+，然后冷却。由于碱离子的体积差造成表面压应力层，提高了玻璃的强度。虽然比高温型交换速度慢，但由于钢化中玻璃不变形而具有实用价值。
3、 低温型离子交换法的工艺
（1） 工艺流程
低温型离子交换法的工艺如下；
原片检验—切裁—磨边—清洗干燥—低温预热—高温预热—离子交换—高温冷却—中温冷却—低温冷却—清洗干燥—检验—包装入库。
（2） 工艺参数
玻璃知识
安全玻璃：安全玻璃是指符合国家标准的夹层玻璃、钢化玻璃，以及用
它们加工制成的中空玻璃。
一、什么是夹层玻璃？
夹层玻璃是一种在两片或多片玻璃之间夹以PVB薄膜，经过高压制成的
高级安全玻璃，这种玻璃有降低噪音，抗冲击性，抗穿透性等优良特
二、什么是彩釉钢化玻璃？
彩釉钢化玻璃是通过特殊工艺将彩釉料印制在玻璃表面，经烘干钢化处
理，将釉料永久性熔合于玻璃表面而得到的一种抗酸碱性和安全性高的
玻璃产品，并有色彩丰富和反射率低的特点。
三、什么是钢化玻璃？
钢化玻璃是将玻璃加热至软化点，然后急剧风冷所获得的一种高强度安
全玻璃。
四、什么是热增强玻璃（即半钢化玻璃）？
这种玻璃在发达国家已广泛使用，在我国尚属新产品。其玻璃的机械强
度是普通玻璃的多倍，产品外形美观平整程度、厚度偏差透光率等性能
指标比钢化玻璃更接近原片玻璃，并克服钢化玻璃自爆的弊病。
五、什么是中空玻璃？
中空玻璃是用两片（或三片玻璃）使用高强度、高气密性复合粘结剂将
玻璃片与内含干燥剂的铝合金柜粘结，制成的高效能隔音、隔热玻璃。
六、什么是热弯玻璃？
热弯玻璃是将玻璃加热至软化点并加工成所需形状的玻璃。
浮法玻璃：
浮法生产的成过程是在通入保护气体的锡槽中完成的。熔融玻璃从池窑
中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上，在重力和表面张力的作
用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、冷却
后被引上过渡辊台。辊台的辊子转动，把玻璃带拉出锡槽进入退火窑，
经退火、切裁，就得到平板玻璃产品。
浮法玻璃是我国上世纪70年代末，由洛阳玻璃厂率先引进英国皇家浮法
玻璃生产线。它是在锡槽里，玻璃浮在锡液的表面上出来的。因此，这
种玻璃首先是平度好，没有水波纹。用于制镜、汽车玻璃。不发脸，不
走形，这是它的一大优点。其次是浮法玻璃选用的矿石石英砂，原料好。生产出来的玻璃纯净、洁
白，透明度好。明亮、无色。没有玻璃疔，气泡之类。
第三是结构紧密、重，手感平滑，同样厚度每平方米比平板比重大，好
黑龙江建筑职业技术学院毕业论文
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第一章 绪论
1.1钢化玻璃的概述
所谓钢化玻璃就是平板玻璃经过加热——淬冷或其他方法处理后在其表面形成压应力层，以提高玻璃的机械强度和耐热冲击强度，且当其破损时，形成颗粒状碎片以减少致命危险的一种安全玻璃。
钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，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，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身的抗风压性、寒暑性、冲击性等。对于钢化玻璃，它还有很多的有点：（1）钢化玻璃强度高。其抗压强度可达125MPa以上，比普通玻璃大4-5倍。（2）抗冲击强度也很高。0.8Kg的钢球从1.2m米刚度落下，玻璃可保持完好。（3）钢化玻璃的弹性比普通玻璃大得多，一块1200mm×350mm×6mm的钢化玻璃，受力后可发生达100mm的弯曲挠度，当外力撤除后，仍能回复原状，而普通玻璃弯曲变形只能有几毫米。（4）热稳定性好。在手急冷急热时，不易发生炸裂是钢化玻璃的又一特点。这是由于钢化玻璃的压应力可抵消一部分因急冷急热产生的拉应力之故。钢化玻璃耐热冲击，最大安全工作温度为288℃，能承受204℃的温度变化。（5）安全性提高。钢化玻璃受强力破碎后，迅速呈现微小钝角颗粒，从而最大限度低保证人身安全。
然而钢化玻璃也有缺点：（1）钢化后的玻璃不能再进行切削和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，在进行钢化处理。（2）钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温度变化大时有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。（3）钢化玻璃的表面会存在凹凸不平的现象，有轻微的厚度变薄，变薄的原因是因为玻璃在热熔软化后，在经过强风力使其快速冷却，使其玻璃内部晶体间隙变小，压力变大，所以玻璃在钢化后比在钢化前要薄。一般情况下，4-6mm的玻璃经钢化后变薄0.2-0.8mm，8-20mm的玻璃经钢化后变薄0.9-1.8mm。具体程度要根据设备来决定，这也是钢化玻璃不能做镜面的原因。 黑龙江建筑职业技术学院毕业论文
