玻璃及鋼化玻璃的特性
2020/9/15 10:52:45點擊：
1.玻璃的特性
玻璃具有優良的物理及化學性能，是典型的脆性材料。其特點是硬度較高，抗壓強度高，抗張強度小，沒有塑性變形等，是一種用途眾多的非金屬材料。
隨著科學技術的發展，在廣泛應用玻璃的各個領域對玻璃制品的輕質、高強、安全性等方面的要求越來越高，玻璃鋼化技術便隨之而產生并迅速發展。
2.鋼化玻璃及特性
鋼化玻璃即通過物理或化學方法使普通玻璃表面產生壓力層而獲得增強的玻璃。
物理鋼化法是把玻璃放在電爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度，然后出爐，向玻璃兩面吹風進行快速冷卻。玻璃外部因快速冷卻而先固化，而內部冷卻較慢，當內部繼續冷卻收縮時，使玻璃表面產生壓應力，而內部為張應力，從而提高了玻璃的強度。物理鋼化法目前是Northglass及國內、外普遍廣為采用的一種生產鋼化玻璃的方法。
鋼化玻璃的抗彎強度是一般玻璃的4-5倍，抗沖擊強度約是一般玻璃的5倍；并具有優良的熱穩定性，可經受溫度突變范圍達250-320℃；鋼化玻璃破碎后呈類似蜂窩狀的純角小顆粒，不易傷人，具有一定的安全性；但鋼化玻璃不能再行切割；同時，鋼化玻璃還具有“自爆” 的特性。
玻璃鋼化的要素
1.有關玻璃鋼化工藝所涉及的幾個基本要求:
玻璃必須均勻、上下對稱地加熱到鋼化所需的溫度，并保證在加熱過程中玻璃板的各個部分、玻璃表面與中央不產生溫差或溫差極小，并且上、下表面要盡可能對稱加熱；
加熱后的玻璃必須盡快的、并以最佳的冷卻速度盡可能均勻地冷卻，冷卻速度則取決于玻璃厚度和玻璃的其他性能，玻璃上、下表面的冷卻應均等；
鋼化過程中玻璃必須不停地運動，并且不產生變形和輥道映射及其它痕跡。
除了上述這些基本要求外，對玻璃鋼化設備還有其他許多要求，但都是從這些基本要求引伸而來。總得來說，對鋼化設備的主要要求就是如何保證玻璃的“均勻對稱加熱”，“快速均勻對稱冷卻”。均勻對稱加熱是玻璃鋼化的必要條件；快速冷卻是保證玻璃鋼化度的必要條件，而均勻對稱冷卻則是防止產生玻璃厚度方向上的應力偏移，而影響鋼化程度及減小玻璃變形或炸裂的有效措施。這十四個字表面上看起來很簡單，但要真正做到是極其困難的。North-glass鋼化爐就是為滿足這些要求而有其獨特技術工藝的裝備。
2.加熱
玻璃加熱溫度的均勻性一直是、而且在將來很長一段時間內仍然是國內、外所有鋼化爐制造商要研究和解決的最困難的問題。Northglass正是在這一點上具有其獨到之處，并始終處于國際先進水平。
3.影響玻璃均勻加熱的有關因素
1．爐膛加熱均勻是玻璃溫度均勻的基本條件；
2．在降低爐子溫度的同時應根據玻璃厚度不同相應增加加熱時間；
3．均勻放片和固定放片位置是均勻加熱的有效手段；
4．操作人員所選擇的加熱參數及爐子的負載狀況；
5. 加熱時間變化的影響。
4.加熱溫度與加熱時間的關系
玻璃的加熱是由加熱溫度與加熱時間共同完成的。其加熱時間（玻璃在加熱爐內的停留時間）大約是每毫米厚度玻璃40秒左右。Northglass鋼化爐的加熱能力比這個數字要高一些，這只是一個安全系數。因此即使在鋼化爐的裝載量稍超過負荷時也不會出現問題，這們就可以充分利用加熱爐的能力，適當提高產量。尤其是在鋼化薄板玻璃時。
注意：需要特別說明的是，上述的超負荷并非是指加熱爐內玻璃的裝載面積，而是指玻璃的厚度與加熱時間的關系。
Northglass加熱爐是由上、下兩個大加熱區組成，且上、下大加熱都又劃分為多個非常小的加熱區，每小個加熱區都由計算機單獨控制。在正常操作情況下，在加熱爐中部加熱區域內，總有玻璃存在并一直在吸熱，其加熱效果也是區域性的。如果爐內某個區的熱量消耗超過加熱效果，這個區的溫度就開始下降，一直降到溫度平衡為止。對鋼化玻璃來說，鋼化的成功與否主要采取決于玻璃板上溫度最低的部分。因此，如有超載情況，其爐內的低溫部分可導致玻璃在吹風時的破碎。
加熱溫度與加熱時間是相輔相成的，加熱溫度高，加熱時間就可以短；相反，加熱溫度低，加熱時間就要長一些。對以輻射加熱為主的鋼化爐來說，由于玻璃的本身的特性及有陶瓷輥道的存在，一般情況下，薄玻璃采用高溫短時間，而厚玻璃采用低溫長時間。
5.玻璃出爐溫度的確定
玻璃最終出爐溫度的確定,以同時滿足產品性能和較高的成品率為目標。一般情況下，玻璃出爐溫度高，成品率提高，但表面質量會有所下降；相反，出爐溫度低，玻璃表面質量要好些，但成品率會有所降低。一般情況下，選擇玻璃出爐溫度以成品率在95%左右為最佳選擇。
6.冷卻
玻璃的加熱與冷卻是鋼化的關鍵。玻璃加熱后必須以最佳的冷卻速度盡可能快地均勻冷卻。冷卻的過程主要是強制對流，這是由于玻璃鋼化工藝所要求的驟冷速度很大，以便在玻璃的表面與內層建立溫度梯度，保證玻璃表面的應力值。在鋼化過程中，最理想的冷卻介質是空氣，它的意義在于：
1．冷卻中玻璃能保持清潔；
2．改變風壓就能輕易地精確地得到玻璃的冷卻速度；
3．玻璃板各部分的冷卻效果一致；
4．風機是一種簡單可靠的設備。
鋼化玻璃，在寫這篇文章之前，我專程去百度搜了一下，百度百科里介紹的鋼化玻璃，我也怕我說的有誤差，甚至錯誤，鬧了笑話。但百度百科不太給力，定義很籠統，“使用鋼化的方法，對玻璃進行增強”。我并不是故意挑戰百度百科的權威，不過這句話真的寫的很讓人不能接受，就如同寫“用吃飯的辦法，讓自己吃飽一樣”。看完讓人一頭霧水。
鋼化玻璃分為兩種，一種是物理鋼化，一種是化學鋼化。
化學鋼化，主要使用化學試劑，對玻璃進行強化，最常見的就是手機膜，手機鋼化玻璃膜，動車組列車的前擋風玻璃，碎的時候都是裂開的，并非像常見的鋼化玻璃，爆開成為小顆粒，這是由他本身的屬性決定的。順便提一句，化學鋼化的鋼化玻璃，不是安全玻璃。他碎裂時仍然會產生尖銳的尖角，易傷人，平時應用的也不多。
普遍意義上的鋼化玻璃都是物理鋼化玻璃，下文中如果不特別提成，那么所說的鋼化玻璃，都是物理鋼化玻璃。
最常見的，應用最普遍的，是物理鋼化。給大家詳細介紹一下物理鋼化玻璃。物理鋼化，是將玻璃原片切割到所需尺寸后，加熱到680攝氏度，是玻璃進入接近熔融的狀態，然后快速的進行風冷，吹風，使得玻璃的外表面快速散熱，而玻璃內部的散熱速度，與外部的散熱速度不相同，表面形成壓應力，內部形成張應力，內外達到應力平衡，使得玻璃的強度提升至原玻璃強度的五倍左右，達到鋼化的效果。
其實十年前我剛接觸玻璃的時候，說應力我也不懂，可以這么理解，外層散熱快，熱脹冷縮，所以要收縮，壓力形成，內層熱，收縮率不同，它要張開，張力形成，這樣就開始較勁了，內外開始掰手腕了，最后兩個扳手腕的，達到平衡，誰也贏不過誰，稱之為應力平衡。而這個應力隨著溫度都降低下來，仍然保持著，所以有了強度提高的效果。可以理解為打鐵，加熱后淬火，讓鐵器提高強度，只不過那是水冷。
鋼化爐的基本構造簡明示意圖
其實原本想直接上實物圖，又怕人家告我盜圖侵權，干脆自己畫一個，萬變不離其宗，所有的鋼化爐，都在這也的模式下，只是有細分的差別跟技術的不同。
首先，上片段，玻璃切割成所需的尺寸規格后，從上片段，放入玻璃，玻璃通過水平滾道，傳送進入到爐膛中，進行加熱（基本所有鋼化爐此處都是相同的意義，再細分的雙室爐，強制對流爐等，只是技術上的革新，他的作用，永遠都是對玻璃進行加熱處理）。這里提一句，上片段，爐膛內，風柵，下片段，都是有滾軸支撐玻璃，玻璃水平放置在傳送的滾軸上，只不過再爐膛內的滾軸，是耐高溫陶瓷材料，稱為羅拉，玻璃進入爐膛后，會來回往復滾動，加熱，待加熱到所需溫度，傳送到下一階段。風柵段，進行吹風降溫鋼化。
單獨開一個段落，來說一下這個吹風降溫，其實鋼化的整個過程，就在這個吹風段的前幾秒鐘。玻璃加熱后，離開爐膛，進入吹風段的瞬間，風柵開啟吹風，降溫，這是鋼化的關鍵階段，也是玻璃破碎最多的階段，很容易理解啊，淬火淬的太過，就折了，玻璃一樣道理。鋼化成功與否，就看出爐堂的這十秒之內的情況。后期吹風降溫，只是為了讓玻璃降溫到可以搬運的溫度，跟鋼化無關。
當風柵段，把玻璃吹至可以搬運的溫度后，傳送至下片段，工人搬運下片，鋼化過程結束。
更深入的，鋼化玻璃爐膛內加熱時間吹風時間，但因為科技的發展，強制對流爐的出現，雙室爐的出現，都發生了改變，根據每個廠家的技術不同，玻璃在爐膛內的加熱時間不相同，不能再以最早的每個毫米加熱35秒來計算加熱時間了。
說一下最貼近生活的兩個點：1，如何分辨鋼化玻璃。2鋼化玻璃無緣無故的爆炸了，為啥？
1，如何分辨鋼化玻璃，這個是最常用的，鋼化玻璃跟普通玻璃，猛一看一個樣，如何區別呢？首先看玻璃有沒有鋼標，鋼標一般是在玻璃的角落，標有3C標志，及鋼化廠家的編號。如E000513，或再增加廠標。
鋼化玻璃破碎后狀態
但有些情況下，為了美觀，客戶要求不打鋼標，如何分辨呢？有人說，砸啊，鋼化玻璃破碎后是小顆粒，沒錯，但砸碎了，你還分別個啥？教大家一個最簡單的辦法，偏光鏡
偏光鏡，現在開車的，墨鏡基本都是偏光鏡了，這也是商家的賣點，有個偏光測試紙，紙上本來畫的是一個釣魚的老頭，用偏光鏡一看，魚鉤上還有條魚，帶偏光鏡能看到魚，不帶看不到。偏光鏡檢測鋼化玻璃是最方便的，帶上偏光鏡看玻璃，玻璃有明顯的風斑，這是鋼化玻璃在吹風階段不可避免的，也是最快捷的檢測辦法。
如果說我沒有偏光鏡呢，其實鋼化玻璃，如果在爐膛中加熱時間過長，或在風柵段，吹風壓力設定出現了誤差，能夠明顯的看出，玻璃有變形，不再是非常平的玻璃，（穿插一句，浮法玻璃是非常平整的，因為他是將熔化的玻璃，浮在熔化的金屬“錫”上，是液體表面對液體表面的解除，是非常平整的，當然，非要抬杠說地球是圓的，地心引力會造成玻璃有略微的彎曲，的確，但你肉眼難以觀測），而玻璃進入到鋼化爐進行加熱，加熱到接近熔融狀態，直白的說，玻璃已經燒軟了，如果溫度控制稍有不慎，加熱時間過長，就會再玻璃上形成一道一道的，類似搓衣板的變形，成為波形變形（國家對波形變形有國標），還有就是鋼化玻璃最終出爐后，整體會有弓形的變形（弓形變形也有國標）。根據這兩點，就可以判斷玻璃是否鋼化。
大家走在路上，看到某個建筑物反射對面的景色，反射的支離破碎，亂七八糟，那就是鋼化的波形變形引起的。
2，鋼化玻璃，在沒有任何外力影響的情況下，自己爆開了，是為什么？
鋼化玻璃有一種情況，叫自爆，這屬于先天性疾病，無可避免。在玻璃制造的原材料種，含有硫化鎳，硫化鎳這種物質，有兩種形態，α形態，跟β形態。一種形態為大端，一種形態為小端。在玻璃鋼化的過程中，加熱，升高溫度，硫化鎳就會轉變為小端，而在后期降溫后，硫化鎳就會慢慢的再轉化為大端。原本小端相安無事，但轉變為大端，就會從玻璃內部，把鋼化玻璃擠爆了，稱為自爆。
通俗的解釋一下，玻璃里還有一種物質“硫化鎳”，這種物質，再平時，是大體積的，加熱后，會變成小體積，但鋼化玻璃形成應力，猶如兩個人再掰手腕，都已經用上力氣了，把這個硫化鎳，理解為兩個掰手腕的人的手掌里，夾著這么個東西。當應力形成后，從鋼化完成到以后的很長一段時間里，硫化鎳顆粒一點一點的變大，把掰手腕的兩個人的手掌，扎破了，玻璃就爆開了。
玻璃自爆無法避免，國標中對鋼化自爆率的要求是0.3%。但也有手段降低自爆率，比如通過均質處理，或選用超白玻璃等等。
那總不能只要玻璃爆開了，就是自爆，然后索賠，那玻璃廠家要慘了，如何分辨自爆呢？總不能天天派個人看著玻璃吧？
大家看這個圖片，鋼化玻璃的破碎，總是有一個起爆點的。鋼化玻璃爆裂，不管是人為因素，還是自爆，都有一個原始點，從這個原始點，向周圍擴散狀，大家看圖片的起爆點，是有兩片形狀基本接近，類似蝴蝶翅膀一樣的兩個玻璃顆粒，稱之為蝴蝶斑，這是鋼化玻璃自爆的特性，如果你很仔細的觀察，蝴蝶斑中間，能夠看到一個很小的點，是在玻璃中間的，不在外表面，這就是硫化鎳的點。
所以，并不是所有的玻璃爆開了，都是自爆，可以通過蝴蝶斑來判斷是不是自爆。有理有據，可以使人信服。玻璃廠，門窗廠，還是業主方，都能達成一致。
至此，鋼化玻璃基本介紹完了。物理鋼化玻璃，本身屬于安全玻璃，破碎后成為小顆粒，不會對人體造成嚴重損傷。
最后給大家說一個，怎么看鋼化玻璃合不合格的最簡單的辦法。
當玻璃爆開后，任意選擇5cm乘以5cm的區域，清點區域內鋼化玻璃的顆粒，如果小于25個顆粒，玻璃就是不合格的。一定要找顆粒稀疏的地方哦~~因為鋼化標準要求，再玻璃的任意部位，都必須達到這個要求，否則為不合格產品。
你家鋼化玻璃碎了之后，有個好大一塊，或長條或不規整，抓緊找賣家去，這丫的是不是想用玻璃砍死我啊這么大一塊，跟刀一樣，多危險！
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