钢化玻璃

英文名称：tempered glass

其他名称：强化玻璃

定义：经强化处理，在玻璃表面上形成一个压应力层，从而具有良好的机械性能和耐热震性能的玻璃的统称。

钢化玻璃 （Tempered glass/Reinforced glass） 属于安全玻璃。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，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。

特点优点  钢化玻璃

第一是强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯；

第二是使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了. 钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有3~5倍的提高，一般可承受250度以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果，是安全玻璃中的一种。为保障高层建筑提供合格材料安全性作保障。

安全性：当玻璃被外力破坏时，碎片会成类似蜂窝状的碎小钝角颗粒，不易对人体造成伤害。

高强度：同等厚度的钢化玻璃抗冲击强度是普通玻璃的3～5倍，抗弯强度是普通玻璃的3～5倍。

热稳定性：钢化玻璃具有良好的热稳定性，能承受的温差是普通玻璃的3倍，可承受200℃的温差变化。

用途：平钢化、弯钢化玻璃属于安全玻璃。广泛应用于高层建筑门窗、玻璃幕墙、室内隔断玻璃、采光顶棚、观光电梯通道、家具、玻璃护栏等。

标准规格：

① 平钢化玻璃

加工规格：加工厚度：1.8mm至19mm

最大尺寸：3300mm×14000 mm 

最小尺寸：40 mm×40mm

② 弯钢化玻璃

加工规格：加工厚度：1.8mm至19mm

最大尺寸：2440 mm×5000mm

最小尺寸：600mm×400mm

最小曲率半径：300mm

质量：符合GB15763.2-2005中国国家标准。

钢化玻璃的缺点：

1 钢化后的玻璃不能再进行切割，和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理。

2 钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆（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，所以玻璃在钢化后要比在钢化前要薄。一般情况下4-6MM玻璃在钢化后变薄0.2-0.8MM，8-20MM玻璃在钢化后变薄0.9-1.8MM。具体程度要根据设备的来决定，这也是钢化玻璃不能做镜面的原因。

各种种类：

1 钢化玻璃按形状分为平面钢化玻璃和曲面钢化玻璃。

一般平面钢化玻璃厚度有2、3、4、5、6、7.、8、9、10、11、12、15、19mm；曲面钢化玻璃厚度有2、3、4、5、6、7.、8、9、10、11、12、15、19mm，具体加工过后的厚度还是要看各厂家的设备和技术。但曲面(即弯钢化)钢化玻璃对每种厚度都有个最大的弧度限制。即平常所说的R“R”为半径. 

2 钢化玻璃按其外观分为：平钢化 ，弯钢化 。

3 钢化玻璃按其平整度分为：优等品，合格品。优等品钢化玻璃用于汽车挡风玻璃；合格品用于建筑装饰。

应用范围：

随着产品的种类及加工技术的不断更新，现在钢化玻璃的应用范围也随之变的越来越广泛。通常钢化玻璃可以应用在以下几个行业：

1、建筑，建筑模板,装饰行业（例：门窗、幕墙、室内装修等）

2、家具制造行业（玻璃茶几、家具配套等）

3、家电制造行业（电视机、烤箱、空调、冰箱等产品）

4、电子、仪表行业（手机、MP3、MP4、钟表等多种数码产品）

5、汽车制造行业（汽车挡风玻璃等）

6、日用制品行业（玻璃菜板等）

7、特种行业（军工用玻璃）

适用范围：

由于钢化玻璃破碎后，碎片会破成均匀的小颗粒并且没有普遍玻璃刀状的尖角，从而被称为安全玻璃而广泛用于汽车、室内装饰之中，以及高楼层对外开启的窗户。

自爆缺陷：

自爆缺陷

　　钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂叫做钢化玻璃的自爆，根据行业经验，普通钢化玻璃的自爆率在1~3‰左右。自爆是钢化玻璃固有的特性之一。 

 

　　扩大产生自爆的原因很多，简单地归纳以下几种： 

 

　　①玻璃质量缺陷的影响 

 

　　A、玻璃中有结石、杂质，气泡：玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点，也是应力集中处。特别是结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。 

 

　　结石存在于玻璃中，与玻璃体有着不同的膨胀系数。玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。当结石膨胀系数小于玻璃，结石周围的切向应力处于受拉状态。伴随结石而存在的裂纹扩展极易发生。 

 

　　B、玻璃中含有硫化镍结晶物 

 

　　硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在，直径在0.1—2㎜。外表呈金属状，这些杂夹物是NI3S2，NI7S6和NI—XS，其中X=0—0.07。只有NI1—XS相是造成钢化玻璃自发炸碎的主要原因。 

 

　　已知理论上的NIS在379。C时有一相变过程，从高温状态的a—NIS六方晶系转变为低温状态B—NI三方晶系过程中，伴随出现2.38%的体积膨胀。这一结构在室温时保存下来。如果以后玻璃受热就可能迅速出现a—B态转变。如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的内部，则体积膨胀会引起自发炸裂。如果室温时存在a—NIS，经过数年、数月也会慢慢转变到B态，在这一相变过程中体积缓慢增大未必造成内部破裂。 

 

　　C、玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷，易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。 

 

　　②钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移 

 

　　玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称。使钢化制品有自爆的趋向，有的在激冷时就产生“风爆”。如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。 

 

　　③钢化程度的影响，实验证明，当钢化程度提高到1级/㎝时自爆数达20—25%。由此可见应力越大钢化程度越高，自爆量也越大。

 

　　钢化玻璃自爆解决方案

 

　　1、降低钢化玻璃的应力值

 

　　钢化玻璃中应力的分布是钢化玻璃的两个表面为压应力，板芯层处于张应力，在玻璃厚度上应力分布类似抛物线。玻璃厚度的中央是抛物线的顶点，即张应力最大处；两侧接近玻璃两表面处是压应力；零应力面大约位于厚度的1/3处。通过分析钢化急冷的物理过程，可知钢化玻璃表面张力和内部的最大张应力在数值上有粗略的比例关系，即张应力是压应力的1/2～1/3.国内厂家一般将钢化玻璃表面张力设定在100MPa左右，实际情况可能更高一些。钢化玻璃自身的张应力约为32MPa～46MPa，玻璃的抗张强度是59MPa～62MPa，只要硫化镍膨胀产生的张力在30MPa，则足以引发自爆。若降低其表面应力，相应地会降低钢化玻璃本身自有的张应力，从而有助于减少自爆的发生。

 

　　美国标准ASTMC1048中规定钢化玻璃的表面应力范围为大于69MPa；半钢化（热增强）玻璃为24MPa～52MPa.幕墙玻璃标准BG17841则规定为半钢化应力范围24<δ≤69MPa.我国今年3月1日实施的新国家标准GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃》要求其表面应力不应小于90MPa.这比此前老标准中规定的95MPa降低了5MPa，有利于减少自爆。

 

　　2、使玻璃的应力均匀一致

 

　　钢化玻璃的应力不均，会明显增大自爆率，已经到了不容忽视的程度。应力不均引发的自爆有时表现得非常集中，特别是弯钢化玻璃的某具体批次的自爆率会达到令人震惊的严重程度，且可能连续发生自爆。其原因主要是局部应力不均和张力层在厚度方向的偏移，玻璃原片自身质量也有一定的影响。应力不均会大幅降低玻璃的强度，在一定程度上相当于提高了内部的张应力，从而自爆率提高了。如果能使钢化玻璃的应力均匀分布，则可有效降低自爆率。

 

　　3、热浸处理（HST）

 

　　热浸解释。热浸处理又称均质处理，俗称“引爆”。热浸处理是将钢化玻璃加热到290℃±10℃，并保温一定时间，促使硫化镍在钢化玻璃中快速完成晶相转变，让原本使用后才可能自爆的钢化玻璃人为地提前破碎在工厂的热浸炉中，从而减少安装后使用中的钢化玻璃自爆。该方法一般用热风作为加热的介质，国外称作“HeatSoakTest”，简称HST，直译为热浸处理。

 

　　热浸难点。从原理上看，热浸处理既不复杂，也无难度。但实际上达到这一工艺指标非常不易。研究显示，玻璃中硫化镍的具体化学结构式有多种，如Ni7S6、NiS、NiS1.01等，不但各种成分的比例不等，而且可能掺杂其他元素。其相变快慢高度依赖于温度的高低。研究表明，280℃时的相变速率是250℃时的100倍，因此必须确保炉内的各块玻璃经历同样的温度制度。否则一方面温度低的玻璃因保温时间不够，硫化镍不能完全相变，减弱了热浸的功效。另一方面，当玻璃温度太高时，甚至会引起硫化镍逆向相变，造成更大的隐患。这两种情况都会导致热浸处理劳而无功甚至适得其反。热浸炉工作时温度的均匀性是如此的重要，而三年前多数国产热浸炉热浸保温时炉内的温差甚至达到60℃，国外引进炉存在30℃左右的温差也不少见。所以有的钢化玻璃虽经热浸处理，自爆率依然居高不下。

 

　　新标准将更有效。实际上，热浸工艺和设备也一直在不断地改进中。德国标准DIN18516在90年版中规定的保温时间为8小时，而prEN14179-1：2001（E）标准则将保温时间降到了2小时。新标准下热浸工艺的效果十分显著，并且有明确的统计性技术指标：热浸后可降到每400吨玻璃一例自爆。另一方面，热浸炉也在不断地改进设计和结构，加热均匀性也得到了明显提高，基本可以满足热浸工艺的要求。例如南玻集团热浸处理的玻璃，自爆率达到了欧洲新标准的技术指标，在12万平米的广州新机场超大工程中表现极为满意。

 

　　尽管热浸处理不能保证绝对不发生自爆，但确实降低了自爆的发生，实实在在地解决了困扰工程各方的自爆问题。所以热浸是世界上一致认可的彻底解决自爆问题的最有效方法。

 

　　研究钢化玻璃的自爆，是为了寻求更好的解决方法。比较不同解决方法的效果和可靠性，是为了进一步降低自爆率，减小自爆引起的损失。综合上述分析比较，结合工程玻璃实际情况，提出几点建议仅供参考。

未来发展

　　居民消费结构升级、鼓励企业自主创新、新农村建设和城镇化进程等都将保证国内市场对玻璃产品的中长期需求增长趋势不变。随着建筑、汽车、装饰装修、家具、信息产业技术等行业的发展和人们对生活空间环境要求的提高，安全玻璃、节能中空玻璃等功能性加工产品得到广泛应用。平板玻璃的供求格局和消费结构正在发生变化。

 

　　玻璃行业的发展与国民经济的许多行业都存在着联系，玻璃行业对推动整个国民经济的发展都起着积极作用。因此“十一五”规划中也对玻璃产业的发展提出了具体要求。也颁布了各项法律法规来规范玻璃行业的健康发展。在新的形势下，玻璃工业必须按照科学发展观的要求，转变增长方式，有效调整产业结构，才能促进行业健康发展。

 

　　钢化玻璃特点：钢化玻璃是将优质的浮法玻璃加热接近软化点时,在玻璃表面急速冷却,使压缩应力分布在玻璃表面,而张引应力则在中心层.因为有强大相等的压缩应力,使外压所产生的张引应力被玻璃强大的压缩应力所抵消,从而增加玻璃的安全度.

 

　　1、强度提高：钢化后玻璃的机械强度、抗冲击性、抗弯强度能够达到普通玻璃的4—5倍。 

 

　　2、热稳定性提高：钢化玻璃可以承受巨大的温差而不会破损，抗拒变温差能力是同等厚度普通浮法玻璃的3倍。 

 

　　3、安全性提高：钢化玻璃受强力破损后，迅速呈现微小钝角颗粒，从而最大限度地保证人身安全。应用：家具、电子电器行业，建筑、装饰行业、浴房、汽车、扶梯、及其它特别需要安全及存在温差剧变的场所，并可作为中空玻璃和夹层玻璃的原片。

 

　　6mm<玻璃公称厚度D<12mm,玻璃公称厚度D>12mm,玻璃公称厚度D<6mm的型号钢化玻璃符合强制性认证实施规则GB/T9963-1998和GB17841-1999的要求,已获得“3C”中国强制性认证产品认证证书。

 

　　钢化玻璃的标准

 

　　GB/T 9963-1998

 

　　GB/T 531-92 硫化橡胶邵尔A型硬度试验方法

 

　　GB 1216-85 外径千分尺

 

　　GB 4871-1995 普通平板玻璃

 

　　GB 5137.2-1996 汽车安全玻璃光学性能试验方法

 

　　GB 11614-89 浮法玻璃

 

　　JC/T 677-1997 筑玻璃均布静载模拟风压试验方法