玻璃的强度由玻璃的化学组成、均匀性、表面状态、试件尺寸、退火温度、环境温度等因素决定,还与其制品形状、表面性质和加工方法有关。凡含有未熔夹杂物、结石、节瘤或微裂纹,都会造成应力集中而急剧降低玻璃强度。玻璃的理论强度很高(约为10000MPa),而实际强度为理论强度的1%以下。如玻璃的理论抗拉强度为5350MPa,实际强度仅为40~60MPa,也就是说,玻璃的强度与化学组成关系不大,这是因为玻璃制品内存在微观上的不均匀性,有未熔夹杂物、结石、节瘤或表面具有微细裂纹、细微伤痕、刮伤等缺陷存在,产生了超过玻璃结合力的应力集中,使玻璃在低应力作用下就破坏。人们用金刚石刮痕折断玻璃板也是这个原理的实际应用。据测定,在1mm2玻璃表面上含有300个左右的微裂纹,其深度为4~8nm。
玻璃的抗压强度较高,为700~1000MPa,因此,玻璃破坏几乎都是拉应力引起的。抗拉强度是决定玻璃品质的主要指标,通常为抗压强度的1/14~1/15,约40~120MPa。对于玻璃这种典型的脆性材料而言,当应力超过弹性极限时,玻璃在没有塑性变形的瞬间,裂纹就遍及整体而脆性断裂。脆性是玻璃的主要缺点,玻璃的脆性指数(E/ft)为1300~1500(钢为400~450,混凝土4200~9350,橡胶为0.4~0.6)。脆性指数越大,材料的脆性越大。玻璃的脆性也可根据冲击强度来确定。玻璃在-50~70℃环境温度下使用,其强度是不变的。但在高温下,当玻璃粘度降低1010~103Pa·s时则强度急剧下降,玻璃长期承受载荷作用后表面会产生极细的裂纹,导致强度降低,为恢复其强度,可用氢氟酸处理玻璃表面。玻璃抗弯强度小于45MPa,并随加载时间的延长和玻璃宽度增大而降低。普通玻璃的弹性模量为70000~80000MPa,与铝相近。随着温度升高弹性模量下降,出现塑性变形。用于容易变形结构的玻璃制品,须选用弹性模量小的玻璃。玻璃通过强化、表面处理、微晶化等工艺措施可增加其强度。(www.xing528.com)
对于玻璃表面的缺陷,通常可经退火或表面增强处理而使强度增大,退火玻璃一般强度可达70MPa以上,而通过钢化处理可使强度达140~280MPa,这种玻璃通常称为钢化玻璃。通过钢化处理可使外表面具有较高压力,而内部具有拉应力来提高强度。
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