你了解四川鋼化玻璃嗎？為什么鋼化玻璃要么撞不爛，要么碎成渣渣嗎？快跟著小編一起一覽究竟~

嗨！你撞過玻璃門嗎？

許多人都撞過，有時(shí)候由于商店的玻璃櫥窗擦的太干凈，又缺乏足夠明顯的標(biāo)志，也會(huì)使一些顧客中招。因?yàn)楫?dāng)你從一個(gè)較暗的環(huán)境走向一個(gè)相對(duì)明亮的區(qū)域時(shí)，是不容易發(fā)現(xiàn)中間阻隔著的玻璃的，那多半是一次很痛的經(jīng)歷。

我許多年前也撞過玻璃門，并且還把人家工廠車間的大門給撞碎了。當(dāng)時(shí)是晚上，他們車間里燈火通明，但外邊很黑，并且玻璃門上沒貼任何標(biāo)識(shí)，所以我看不見玻璃。盡管傷的不是腦袋而是膝蓋，但給人賠錢配玻璃還是讓我心疼了很久。不過，比起下邊這位，我算是幸運(yùn)多了。

玻璃的生產(chǎn)

普通玻璃廣泛應(yīng)用于我們的日常生活中，比如玻璃窗、鏡子、水杯和瓶瓶罐罐等等。zui早的玻璃由石英砂添加助溶劑后經(jīng)高溫熔融制成，它的主要成分是二氧化硅，因此稱為石英玻璃或硅酸鹽玻璃。由于需要加熱到很高的溫度，耗能大，成本高，漸漸被鈉鈣玻璃替代。

用于制作玻璃門窗的平板（浮法）玻璃與制作玻璃瓶的玻璃所含的礦物質(zhì)比例稍有不同，總的來說它們大致都含有百分之73~74的二氧化硅，百分之13~14的氧化鈉，百分之9~10.5的氧化鈣，還有相應(yīng)比率的氧化鎂、氧化鋁、氧化鉀等添加劑。當(dāng)將石英砂、蘇打、石灰和白云石等原料充分混合，在溶化爐中經(jīng)大約1500℃高溫加熱后，這些原料開始進(jìn)行“玻璃化”的化學(xué)反應(yīng)，從而生成炙熱的熔融狀態(tài)玻璃。讓其流入錫槽冷卻后就制成了平板玻璃，將其倒入模具就能吹成各種瓶子。

玻璃工廠的平板玻璃

平板玻璃加工容易，可以大規(guī)模生產(chǎn)，因此價(jià)格便宜，應(yīng)用非常廣泛。由于既能遮風(fēng)擋雨又能使光線透過，故深受大家歡迎。但平板玻璃也有一個(gè)天生的缺點(diǎn)，那就是它很脆，稍微大力的撞擊就會(huì)破碎，并且玻璃碎片ji為鋒利，很容易傷人。

它易碎，并且容易傷人,人們希望找到一種辦法，既可以利用玻璃的優(yōu)點(diǎn)，又使它不容易破碎；即便是碎裂了，也不要對(duì)人造成大的傷害。這就是鋼化玻璃。

當(dāng)我們將一顆處于熔融狀態(tài)的玻璃液滴落入水中，它的表面會(huì)迅速變冷凝固。但是，玻璃珠的內(nèi)部降溫沒有那么快，所以它只是表面收縮變硬了，中 心部分還是處于炙熱膨脹的狀態(tài)，所以整個(gè)玻璃珠的體積并沒有減小多少。而當(dāng)液滴中間的玻璃慢慢變冷時(shí)，它的外殼已經(jīng)固定，中 心的玻璃要收縮但被外殼緊緊地拉著使它不能縮小。于是在這顆玻璃珠的中 心與外殼間形成了一個(gè)強(qiáng)大的應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力將二氧化硅分子網(wǎng)絡(luò)緊緊地拽在一起，使本來很脆弱的玻璃變得十分堅(jiān)硬，它可以抵抗高達(dá)20噸的壓力。

小小玻璃珠可以抵抗20噸的壓力鋼化玻璃正是利用了“魯珀特王子之淚”的力學(xué)原理。

鋼化玻璃就是利用普通玻璃經(jīng)過熱處理工藝制作出來的，這個(gè)過程被稱為“回火”?；鼗甬a(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力使玻璃的表面受壓、內(nèi)部受拉，于是玻璃的剛度和韌性大幅度增強(qiáng)。我們可以通過玻璃碎裂后斷口的對(duì)比，就能很容易地看到鋼化玻璃內(nèi)部應(yīng)力分部的情況。

三種玻璃斷口可以反映內(nèi)部應(yīng)力的不同

在制作鋼化玻璃之前，工人們需要將普通的玻璃切割成圖紙要求的形狀和尺寸，并且將邊角進(jìn)行打磨，該鉆的孔都要鉆好，因?yàn)檫@一切在回火之后都無法再做了。  

清洗干凈后，玻璃在長(zhǎng)長(zhǎng)的加熱爐里被加熱到650℃以上的高溫，此時(shí)玻璃會(huì)變軟，在前一次加工中在內(nèi)部形成的應(yīng)力消 除。當(dāng)傳送帶將玻璃送出爐口時(shí)，布置在外面的冷風(fēng)機(jī)從各個(gè)方向給玻璃表面均勻降溫，使其外層迅速變硬，然后玻璃的內(nèi)部會(huì)在長(zhǎng)長(zhǎng)的傳送帶上一點(diǎn)點(diǎn)冷卻下來。

鋼化玻璃生產(chǎn)過程簡(jiǎn)圖

回火使得玻璃表面產(chǎn)生強(qiáng)大的壓縮應(yīng)力，這個(gè)力與玻璃中 心的拉伸應(yīng)力相平衡。當(dāng)玻璃表面壓應(yīng)力在3500~7500psi（磅/平方英寸）時(shí)，我們稱之為熱強(qiáng)化玻璃；當(dāng)表面壓應(yīng)力大于1000psi時(shí)，它在破裂時(shí)才能碎成小塊，我們稱之為鋼化玻璃；只有當(dāng)表面壓應(yīng)力大于15000psi（約100兆帕）時(shí)，它的碎片邊緣才變得不那么尖銳，這種玻璃被稱作安 全玻璃。

不同的表面壓應(yīng)力產(chǎn)生不同的碎裂效果

為什么鋼化玻璃會(huì)碎成渣？

由于內(nèi)部強(qiáng)大的應(yīng)力，鋼化玻璃的分子被牢牢地束縛在一起，這使玻璃一改之前脆弱的毛病，變得更加強(qiáng)硬且更具韌性，它輕易不會(huì)被撞碎或壓碎。

同樣地，正是由于玻璃內(nèi)部存在著巨大的應(yīng)力作用，整塊玻璃特別是邊角處時(shí)刻處于緊繃狀態(tài)。哪怕是它的表面出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)的劃傷或破損，應(yīng)力就會(huì)集中到這個(gè)點(diǎn)上，從面打破原有的平衡，在破損處造成分子鍵的斷裂。分子鍵斷裂的能 量以聲速在玻璃內(nèi)部傳遞，玻璃內(nèi)部集聚的應(yīng)力會(huì)從附近zui薄弱的地方釋放出來，于是造成廣泛的分子鍵斷裂。于是在一瞬間，整塊玻璃碎成渣渣。這就是鋼化玻璃在制成之后不能被加工的原因，你無論是試圖在上面鉆孔、用尖的東西砸它，或者只是拿玻璃刀在表面劃一下，都能立刻將其報(bào)廢。

普通鋼化玻璃碎片依然存在銳角

玻璃破碎的程度與此前在回火過程中形成的表面壓應(yīng)力大小密切相關(guān)，壓應(yīng)力越大，玻璃破碎得越徹 底，它形成的碎片也就越安 全。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)槟切┧榱训牟ＡчT窗或者浴室玻璃，只要它存在尖銳的角，依然可以造成皮膚的劃傷，嚴(yán)重時(shí)甚至能割破血管。

安 全玻璃的碎渣傷人概率更小

為了使玻璃變得geng 安 全，人們不僅使用熱處理的鋼化玻璃，還在兩層玻璃中間加一層高分子材料膜，這樣即便是它受到?jīng)_擊破碎，碎片也不會(huì)掉落下來，飛得到處都是。這種夾膠安

全玻璃在汽車上很常見，它已經(jīng)成為風(fēng)擋的標(biāo)配了。

擋風(fēng)玻璃是夾膠玻璃

我們今天用了2000字的篇幅向你介紹了鋼化玻璃的原理，現(xiàn)在做一個(gè)簡(jiǎn)單回顧。

玻璃在我們的生活中被廣泛使用，它容易碎裂，并且鋒利的碎片會(huì)造成傷害，因此人們?cè)谏a(chǎn)的過程中運(yùn)用熱處理工藝改良了玻璃。

通過對(duì)“魯珀特王子之淚”的力學(xué)分析，我們知道玻璃在快速冷卻的過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)應(yīng)力，它使玻璃變得更加堅(jiān)固。于是玻璃制造商通過增加“回火”工序生產(chǎn)出鋼化玻璃，它更堅(jiān)固，也更 安 全。

當(dāng)鋼化玻璃的表面出現(xiàn)缺陷，應(yīng)力會(huì)集中于缺陷處并使分子鍵發(fā)生斷裂，斷裂的能 量向四周迅速擴(kuò)散開來，這種能 量會(huì)瞬間釋放它附近的應(yīng)力、造成和新的斷裂和能 量釋放，進(jìn)而形成“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”，使玻璃碎成渣渣。

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