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鋼化玻璃

英文名稱：tempered glass

其他名稱：強化玻璃

定義：經(jīng)強化處理，在玻璃表面上形成一個壓應力層，從而具有良好的機械性能和耐熱震性能的玻璃的統(tǒng)稱。

鋼化玻璃 （Tempered glass/Reinforced glass） 屬于安全玻璃。鋼化玻璃其實是一種預應力玻璃，為提高玻璃的強度,通常使用化學或物理的方法，在玻璃表面形成壓應力，玻璃承受外力時首先抵消表層應力，從而提高了承載能力，增強玻璃自身抗風壓性，寒暑性，沖擊性等。

特點優(yōu)點  鋼化玻璃

第一是強度較之普通玻璃提高數(shù)倍，抗彎；

第二是使用安全，其承載能力增大改善了易碎性質(zhì)，即使鋼化玻璃破壞也呈無銳角的小碎片，對人體的傷害極大地降低了. 鋼化玻璃的耐急冷急熱性質(zhì)較之普通玻璃有3~5倍的提高，一般可承受250度以上的溫差變化，對防止熱炸裂有明顯的效果，是安全玻璃中的一種。為保障高層建筑提供合格材料安全性作保障。

安全性：當玻璃被外力破壞時，碎片會成類似蜂窩狀的碎小鈍角顆粒，不易對人體造成傷害。

高強度：同等厚度的鋼化玻璃抗沖擊強度是普通玻璃的3～5倍，抗彎強度是普通玻璃的3～5倍。

熱穩(wěn)定性：鋼化玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性，能承受的溫差是普通玻璃的3倍，可承受200℃的溫差變化。

用途：平鋼化、彎鋼化玻璃屬于安全玻璃。廣泛應用于高層建筑門窗、玻璃幕墻、室內(nèi)隔斷玻璃、采光頂棚、觀光電梯通道、家具、玻璃護欄等。

標準規(guī)格：

① 平鋼化玻璃

加工規(guī)格：加工厚度：1.8mm至19mm

最大尺寸：3300mm×14000 mm 

最小尺寸：40 mm×40mm

② 彎鋼化玻璃

加工規(guī)格：加工厚度：1.8mm至19mm

最大尺寸：2440 mm×5000mm

最小尺寸：600mm×400mm

最小曲率半徑：300mm

質(zhì)量：符合GB15763.2-2005中國國家標準。

鋼化玻璃的缺點：

1 鋼化后的玻璃不能再進行切割，和加工，只能在鋼化前就對玻璃進行加工至需要的形狀，再進行鋼化處理。

2 鋼化玻璃強度雖然比普通玻璃強，但是鋼化玻璃在溫差變化大時有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。

3 鋼化玻璃的表面會存在凹凸不平現(xiàn)象，有輕微的厚度變薄。變薄的原因是因為玻璃在熱熔軟化后，在經(jīng)過強風力使其快速冷卻，使其玻璃內(nèi)部晶體間隙變小，壓力變大，所以玻璃在鋼化后要比在鋼化前要薄。一般情況下4-6MM玻璃在鋼化后變薄0.2-0.8MM，8-20MM玻璃在鋼化后變薄0.9-1.8MM。具體程度要根據(jù)設備的來決定，這也是鋼化玻璃不能做鏡面的原因。

各種種類：

1 鋼化玻璃按形狀分為平面鋼化玻璃和曲面鋼化玻璃。

一般平面鋼化玻璃厚度有2、3、4、5、6、7.、8、9、10、11、12、15、19mm；曲面鋼化玻璃厚度有2、3、4、5、6、7.、8、9、10、11、12、15、19mm，具體加工過后的厚度還是要看各廠家的設備和技術。但曲面(即彎鋼化)鋼化玻璃對每種厚度都有個最大的弧度限制。即平常所說的R“R”為半徑. 

2 鋼化玻璃按其外觀分為：平鋼化 ，彎鋼化 。

3 鋼化玻璃按其平整度分為：優(yōu)等品，合格品。優(yōu)等品鋼化玻璃用于汽車擋風玻璃；合格品用于建筑裝飾。

應用范圍：

隨著產(chǎn)品的種類及加工技術的不斷更新，現(xiàn)在鋼化玻璃的應用范圍也隨之變的越來越廣泛。通常鋼化玻璃可以應用在以下幾個行業(yè)：

1、建筑，建筑模板,裝飾行業(yè)（例：門窗、幕墻、室內(nèi)裝修等）

2、家具制造行業(yè)（玻璃茶幾、家具配套等）

3、家電制造行業(yè)（電視機、烤箱、空調(diào)、冰箱等產(chǎn)品）

4、電子、儀表行業(yè)（手機、MP3、MP4、鐘表等多種數(shù)碼產(chǎn)品）

5、汽車制造行業(yè)（汽車擋風玻璃等）

6、日用制品行業(yè)（玻璃菜板等）

7、特種行業(yè)（軍工用玻璃）

適用范圍：

由于鋼化玻璃破碎后，碎片會破成均勻的小顆粒并且沒有普遍玻璃刀狀的尖角，從而被稱為安全玻璃而廣泛用于汽車、室內(nèi)裝飾之中，以及高樓層對外開啟的窗戶。

自爆缺陷：

自爆缺陷

　　鋼化玻璃在無直接機械外力作用下發(fā)生的自動性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆，根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗，普通鋼化玻璃的自爆率在1~3‰左右。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一。 

 

　　擴大產(chǎn)生自爆的原因很多，簡單地歸納以下幾種： 

 

　?、俨Ａз|(zhì)量缺陷的影響 

 

　　A、玻璃中有結(jié)石、雜質(zhì)，氣泡：玻璃中有雜質(zhì)是鋼化玻璃的薄弱點，也是應力集中處。特別是結(jié)石若處在鋼化玻璃的張應力區(qū)是導致炸裂的重要因素。 

 

　　結(jié)石存在于玻璃中，與玻璃體有著不同的膨脹系數(shù)。玻璃鋼化后結(jié)石周圍裂紋區(qū)域的應力集中成倍地增加。當結(jié)石膨脹系數(shù)小于玻璃，結(jié)石周圍的切向應力處于受拉狀態(tài)。伴隨結(jié)石而存在的裂紋擴展極易發(fā)生。 

 

　　B、玻璃中含有硫化鎳結(jié)晶物 

 

　　硫化鎳夾雜物一般以結(jié)晶的小球體存在，直徑在0.1—2㎜。外表呈金屬狀，這些雜夾物是NI3S2，NI7S6和NI—XS，其中X=0—0.07。只有NI1—XS相是造成鋼化玻璃自發(fā)炸碎的主要原因。 

 

　　已知理論上的NIS在379。C時有一相變過程，從高溫狀態(tài)的a—NIS六方晶系轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏貭顟B(tài)B—NI三方晶系過程中，伴隨出現(xiàn)2.38%的體積膨脹。這一結(jié)構在室溫時保存下來。如果以后玻璃受熱就可能迅速出現(xiàn)a—B態(tài)轉(zhuǎn)變。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應力的內(nèi)部，則體積膨脹會引起自發(fā)炸裂。如果室溫時存在a—NIS，經(jīng)過數(shù)年、數(shù)月也會慢慢轉(zhuǎn)變到B態(tài)，在這一相變過程中體積緩慢增大未必造成內(nèi)部破裂。 

 

　　C、玻璃表面因加工過程或操作不當造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷，易造成應力集中或?qū)е落摶Ａё员?nbsp;

 

　　②鋼化玻璃中應力分布不均勻、偏移 

 

　　玻璃在加熱或冷卻時沿玻璃厚度方向產(chǎn)生的溫度梯度不均勻、不對稱。使鋼化制品有自爆的趨向，有的在激冷時就產(chǎn)生“風爆”。如果張應力區(qū)偏移到制品的某一邊或者偏移到表面則鋼化玻璃形成自爆。 

 

　?、垆摶潭鹊挠绊?，實驗證明，當鋼化程度提高到1級/㎝時自爆數(shù)達20—25%。由此可見應力越大鋼化程度越高，自爆量也越大。

 

　　鋼化玻璃自爆解決方案

 

　　1、降低鋼化玻璃的應力值

 

　　鋼化玻璃中應力的分布是鋼化玻璃的兩個表面為壓應力，板芯層處于張應力，在玻璃厚度上應力分布類似拋物線。玻璃厚度的中央是拋物線的頂點，即張應力最大處；兩側(cè)接近玻璃兩表面處是壓應力；零應力面大約位于厚度的1/3處。通過分析鋼化急冷的物理過程，可知鋼化玻璃表面張力和內(nèi)部的最大張應力在數(shù)值上有粗略的比例關系，即張應力是壓應力的1/2～1/3.國內(nèi)廠家一般將鋼化玻璃表面張力設定在100MPa左右，實際情況可能更高一些。鋼化玻璃自身的張應力約為32MPa～46MPa，玻璃的抗張強度是59MPa～62MPa，只要硫化鎳膨脹產(chǎn)生的張力在30MPa，則足以引發(fā)自爆。若降低其表面應力，相應地會降低鋼化玻璃本身自有的張應力，從而有助于減少自爆的發(fā)生。

 

　　美國標準ASTMC1048中規(guī)定鋼化玻璃的表面應力范圍為大于69MPa；半鋼化（熱增強）玻璃為24MPa～52MPa.幕墻玻璃標準BG17841則規(guī)定為半鋼化應力范圍24<δ≤69MPa.我國今年3月1日實施的新國家標準GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃第2部分：鋼化玻璃》要求其表面應力不應小于90MPa.這比此前老標準中規(guī)定的95MPa降低了5MPa，有利于減少自爆。

 

　　2、使玻璃的應力均勻一致

 

　　鋼化玻璃的應力不均，會明顯增大自爆率，已經(jīng)到了不容忽視的程度。應力不均引發(fā)的自爆有時表現(xiàn)得非常集中，特別是彎鋼化玻璃的某具體批次的自爆率會達到令人震驚的嚴重程度，且可能連續(xù)發(fā)生自爆。其原因主要是局部應力不均和張力層在厚度方向的偏移，玻璃原片自身質(zhì)量也有一定的影響。應力不均會大幅降低玻璃的強度，在一定程度上相當于提高了內(nèi)部的張應力，從而自爆率提高了。如果能使鋼化玻璃的應力均勻分布，則可有效降低自爆率。

 

　　3、熱浸處理（HST）

 

　　熱浸解釋。熱浸處理又稱均質(zhì)處理，俗稱“引爆”。熱浸處理是將鋼化玻璃加熱到290℃±10℃，并保溫一定時間，促使硫化鎳在鋼化玻璃中快速完成晶相轉(zhuǎn)變，讓原本使用后才可能自爆的鋼化玻璃人為地提前破碎在工廠的熱浸爐中，從而減少安裝后使用中的鋼化玻璃自爆。該方法一般用熱風作為加熱的介質(zhì)，國外稱作“HeatSoakTest”，簡稱HST，直譯為熱浸處理。

 

　　熱浸難點。從原理上看，熱浸處理既不復雜，也無難度。但實際上達到這一工藝指標非常不易。研究顯示，玻璃中硫化鎳的具體化學結(jié)構式有多種，如Ni7S6、NiS、NiS1.01等，不但各種成分的比例不等，而且可能摻雜其他元素。其相變快慢高度依賴于溫度的高低。研究表明，280℃時的相變速率是250℃時的100倍，因此必須確保爐內(nèi)的各塊玻璃經(jīng)歷同樣的溫度制度。否則一方面溫度低的玻璃因保溫時間不夠，硫化鎳不能完全相變，減弱了熱浸的功效。另一方面，當玻璃溫度太高時，甚至會引起硫化鎳逆向相變，造成更大的隱患。這兩種情況都會導致熱浸處理勞而無功甚至適得其反。熱浸爐工作時溫度的均勻性是如此的重要，而三年前多數(shù)國產(chǎn)熱浸爐熱浸保溫時爐內(nèi)的溫差甚至達到60℃，國外引進爐存在30℃左右的溫差也不少見。所以有的鋼化玻璃雖經(jīng)熱浸處理，自爆率依然居高不下。

 

　　新標準將更有效。實際上，熱浸工藝和設備也一直在不斷地改進中。德國標準DIN18516在90年版中規(guī)定的保溫時間為8小時，而prEN14179-1：2001（E）標準則將保溫時間降到了2小時。新標準下熱浸工藝的效果十分顯著，并且有明確的統(tǒng)計性技術指標：熱浸后可降到每400噸玻璃一例自爆。另一方面，熱浸爐也在不斷地改進設計和結(jié)構，加熱均勻性也得到了明顯提高，基本可以滿足熱浸工藝的要求。例如南玻集團熱浸處理的玻璃，自爆率達到了歐洲新標準的技術指標，在12萬平米的廣州新機場超大工程中表現(xiàn)極為滿意。

 

　　盡管熱浸處理不能保證絕對不發(fā)生自爆，但確實降低了自爆的發(fā)生，實實在在地解決了困擾工程各方的自爆問題。所以熱浸是世界上一致認可的徹底解決自爆問題的最有效方法。

 

　　研究鋼化玻璃的自爆，是為了尋求更好的解決方法。比較不同解決方法的效果和可靠性，是為了進一步降低自爆率，減小自爆引起的損失。綜合上述分析比較，結(jié)合工程玻璃實際情況，提出幾點建議僅供參考。

未來發(fā)展

　　居民消費結(jié)構升級、鼓勵企業(yè)自主創(chuàng)新、新農(nóng)村建設和城鎮(zhèn)化進程等都將保證國內(nèi)市場對玻璃產(chǎn)品的中長期需求增長趨勢不變。隨著建筑、汽車、裝飾裝修、家具、信息產(chǎn)業(yè)技術等行業(yè)的發(fā)展和人們對生活空間環(huán)境要求的提高，安全玻璃、節(jié)能中空玻璃等功能性加工產(chǎn)品得到廣泛應用。平板玻璃的供求格局和消費結(jié)構正在發(fā)生變化。

 

　　玻璃行業(yè)的發(fā)展與國民經(jīng)濟的許多行業(yè)都存在著聯(lián)系，玻璃行業(yè)對推動整個國民經(jīng)濟的發(fā)展都起著積極作用。因此“十一五”規(guī)劃中也對玻璃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了具體要求。也頒布了各項法律法規(guī)來規(guī)范玻璃行業(yè)的健康發(fā)展。在新的形勢下，玻璃工業(yè)必須按照科學發(fā)展觀的要求，轉(zhuǎn)變增長方式，有效調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構，才能促進行業(yè)健康發(fā)展。

 

　　鋼化玻璃特點：鋼化玻璃是將優(yōu)質(zhì)的浮法玻璃加熱接近軟化點時,在玻璃表面急速冷卻,使壓縮應力分布在玻璃表面,而張引應力則在中心層.因為有強大相等的壓縮應力,使外壓所產(chǎn)生的張引應力被玻璃強大的壓縮應力所抵消,從而增加玻璃的安全度.

 

　　1、強度提高：鋼化后玻璃的機械強度、抗沖擊性、抗彎強度能夠達到普通玻璃的4—5倍。 

 

　　2、熱穩(wěn)定性提高：鋼化玻璃可以承受巨大的溫差而不會破損，抗拒變溫差能力是同等厚度普通浮法玻璃的3倍。 

 

　　3、安全性提高：鋼化玻璃受強力破損后，迅速呈現(xiàn)微小鈍角顆粒，從而最大限度地保證人身安全。應用：家具、電子電器行業(yè)，建筑、裝飾行業(yè)、浴房、汽車、扶梯、及其它特別需要安全及存在溫差劇變的場所，并可作為中空玻璃和夾層玻璃的原片。

 

　　6mm<玻璃公稱厚度D<12mm,玻璃公稱厚度D>12mm,玻璃公稱厚度D<6mm的型號鋼化玻璃符合強制性認證實施規(guī)則GB/T9963-1998和GB17841-1999的要求,已獲得“3C”中國強制性認證產(chǎn)品認證證書。

 

　　鋼化玻璃的標準

 

　　GB/T 9963-1998

 

　　GB/T 531-92 硫化橡膠邵爾A型硬度試驗方法

 

　　GB 1216-85 外徑千分尺

 

　　GB 4871-1995 普通平板玻璃

 

　　GB 5137.2-1996 汽車安全玻璃光學性能試驗方法

 

　　GB 11614-89 浮法玻璃

 

　　JC/T 677-1997 筑玻璃均布靜載模擬風壓試驗方法