44. Упрочение стекол, в т.Ч. Термическое.

Прочность стекла, как и всех других материалов, зависит от условий нагружения. В связи с этим важное значение приобретает состояние поверхности стекла – наличие царапин, микротрещин и других дефектов, которые являются концентраторами напряжений, резко снижает прочность стекла. Большую прочность имеют кварцевые и бесщелочные стекла, меньшую – щелочные.

Предел прочности стекол при сжатии высок и достигает 2000 МПа. Прочность стекол на сжатие до 10 раз выше сопротивления растягивающим нагрузкам. Твердость стекла близка к твердости закаленной инструментальной стали.

Методы упрочнения стекла основаны на термической, термохимической и химической обработке.

Термическая обработка стекла – это закалка, которая заключается в нагреве выше температуры стеклования и последующем быстром охлаждении в потоке воздуха или в масле. При этом на поверхности стекла возникают напряжения сжатия, которые компенсируют растягивающие напряжения в условиях эксплуатации. Предел прочности повышается в 2-4 раза, а термостойкость закаленного стекла возрастает в 2-3 раза.

Закалка в кремнийорганических жидкостях – термохимическое упрочнение – приводит к образованию на поверхности полимерной пленки, что дает дополнительный эффект по сравнению с обычной закалкой, особенно по увеличению сопротивления статической усталости.

Важное практическое значение имеет термостойкость стекла. При резком нагреве или охлаждении вследствие низкой теплопроводности стекла в стеклянном изделии возникают механические напряжения. Нагрев приводит к возникновению напряжений сжатия, а охлаждение создает растягивающие напряжения. Быстрое охлаждение стеклянных изделий более опасно, чем быстрый нагрев. Термостойкость характеризуют разностью температур, которую выдерживает стекло без разрушения при резком охлаждении в воде. Для большинства стекол термостойкость находится в пределах 90... 170 °С, а для кварцевого стекла достигает 1000 °С.