隨著對安全性能要求的提高，損壞時破裂成沒有危害的小塊的鋼化玻璃的安全性，使得鋼化玻璃在建筑市場越來越受歡迎?，F代水平鋼化玻璃生產設備引入先進的加熱控制、強制冷卻風控制技術，以及設備引進制造技術的提高，優質耐火材料、鋼材的選用，提高了鋼化生產線的可控性、穩定性，降低了鋼化玻璃的外觀缺陷程度，提高了鋼化玻璃的品質。穩定生產，減少鋼化過程的玻璃損耗，是各鋼化玻璃生產企業探討的主要課題。鋼化玻璃生產過程中，玻璃在加熱過程中的爆裂、在風柵強制冷卻過程中的破損，是影響鋼化生產穩定的主要因素。這些問題與作為鋼化玻璃的主要原料的平板玻璃基片中的結石、微裂紋等缺陷的存在，有著密切的關系，對鋼化生產的連續穩定以及成品率有著極大的影響。

1、玻璃破裂起因

按斷裂力學新概念，強度問題已轉化成為裂紋是否有可能擴大的問題，以這種方式得出的斷裂力判讀判據可簡單表達為：應力強度系數K1大于物料對裂紋擴大的抵抗力，即大于縮微“抗裂粘性K1C時就出現破裂（裂紋在拉伸應力的作用下向物料的深入發展）：K1>K1C。如果存在若干外部擦傷或內部裂紋,裂紋足夠大,則在它的前緣應力強度系數K1大于K1C時就會出現擴大,而導致這種內部斷裂.。

2、玻璃缺陷特性：

2.1、結石

玻璃中各種固體夾雜物無論其來源如何統稱為“結石”。其中有未熔化的配合料及隨著配合料進入熔體中的難熔物質，耐火材料未熔化的殘余物等，還有從玻璃自身析出的結晶體。無論其來源如何，結石總是一種嚴重的缺陷，“結石”是平板玻璃鋼化加工時，引起玻璃爆裂危害特別大的玻璃中的夾雜物。結石的膨脹系數與玻璃的膨脹系數存在差異，造成結石與玻璃交界處產生局部應力，這樣的局部應力通過仔細退火也不可能完全消除，應力場的存在不可避免地要降低玻璃的強度；同時，由于膨脹系數的差異，造成裂紋。形成的裂紋形狀主要由所夾入物質的膨脹系數大于或小于玻璃的膨脹系數決定。夾雜物的熱膨脹較玻璃的大時，在交界處的玻璃會形成拉伸應力而常出現徑向裂紋；結石膨脹系數小時，冷卻時在玻璃中出現切向拉伸應力和徑向壓應力，導致的裂紋垂直于拉伸應力的方向，即大多數是徑向裂紋，玻璃似乎是被“脹破”。

2.2、微裂紋

微裂紋主要有內部的、表面的微裂紋，內部微裂紋主要是玻璃內部的結石類缺陷造成，外部微裂紋主要在切割過程中產生。這里討論的微裂紋是指表面微裂紋。

一般都知道，單純用機械力“切割”玻璃的方法大致可分為兩個步驟：

（1）“切”就是在玻璃上造成一道切痕，它下面是由一長串微細裂紋組成的，簡稱為“切痕系統”；

（2）“折斷”即通過彎曲拉力將這些裂紋連成一個單獨的斷裂面。

玻璃切割中的“切”的含意并不是一般的切斷，而只是造成裂紋系統，在切割工具的壓力下不可避免地會造成一個由大量細裂紋及粗裂紋構成的“破碎地帶”。切痕的質量好，折斷邊就像鏡面那樣平滑，在反射光中仔細觀察才看得出規則排列的微細凹槽狀破碎地帶。與此相反，如果切痕不正確，切痕附近出現嚴重碎裂，折斷面很粗糙，有碎片崩落造成凹凸不平，有些裂紋，還向著玻璃的內部發展，折斷邊上貝殼狀凹凸不平的斷裂結構中還可觀察到應力。這種在折斷還殘存“粗糙”折斷邊上的不規則應力就是使裂縫離開切痕向別的方向發展的危害根源，特別是較厚的玻璃板。

3、玻璃的熱應力

固體在力的負荷下（如拉力、壓力、扭力、變曲力等）出現機械應力。在負荷消除，應力又全部或部分消失。平板玻璃在熱負荷作用下的情況也與此類似，將沒有應力的玻璃體加熱或冷卻，首先在玻璃表面及玻璃內部之間出現溫度梯度，造成玻璃的各部分不同程度的熱膨脹，各部分之間又互相阻撓，因而出現應力場。

4、玻璃缺陷對鋼化過程中玻璃破碎的影響

4.1、鋼化過程

鋼化的過程是將平板玻璃制品加熱到退火溫度，這時制品仍能保持原來的形狀，但已經軟化到足以使內部存在的應力很快消除。然快速冷卻時玻璃內部還未硬化之前表面層已經收縮凝固。這樣在繼續冷卻過程中，玻璃內部較業已凝固的表面層收縮得多些，就會形成近似拋物線形狀的應力分布，板的中心層為拉伸力，在表面層為壓應力。

4.2、鋼化加熱過程情況分析

（1）結石

玻璃鋼化首先是將經良好磨邊平板玻璃從常溫下，直接進入650℃~700℃加熱爐空間。常溫下的平板玻璃經輻射、傳導以及對流的傳熱的作用，溫度逐漸提高。玻璃在電爐內電熱絲的輻射作用下，高溫輥道對玻璃表面的熱傳導作用，玻璃表面溫度高于玻璃中心層溫度，玻璃表面與內部出現溫度梯度，造成玻璃中出現應力，玻璃表層承受壓應力，內部承受張應力。加熱溫度越高，玻璃越厚在玻璃中產生應力也就越大。經實踐確立的玻璃鋼化加工工藝，是適合于良好的平板玻璃。

玻璃中部若存在結石，由以上分析得知，結石周圍存在微裂紋，而且膨脹系數較小的結石與玻璃交界處，還存在較強的局部的張應力，在玻璃加熱的過程中微裂紋將受到張應力的作用，與結石周圍的較強的局部的應力疊加，當KI>KIC時,玻璃將從微裂紋處破裂。若玻璃厚度在10mm以上，在玻璃板內部存在的較高整體應力作用下，裂紋迅速擴散，造成玻璃在爐中炸裂，也就是通常所說的“炸爐”，造成停產清爐。同樣情況下，玻璃厚度在10mm以下，由于玻璃未能產生足夠強的整體應力，玻璃破碎但不會發生炸爐現象。若極小的結石存在玻璃近表面的張應力層中，由于加熱時受到的壓應力的作用，玻璃的抗壓能力是抗張能力的十倍，在同等條件下，并不一定會破裂。當結石出現于玻璃表面，由于破壞了玻璃表面的完整與連續性，將大大降低玻璃的強度，在加熱時，又由于結石直接受到有效的熱傳導，也急速升溫，膨脹，同樣會產生玻璃破裂甚至炸爐的現象。

（2）微裂紋

表面微裂紋在玻璃改切加工中不可避免，并在切痕不好的情況下，有向內擴展的微裂紋的傾向。在玻璃加熱的過程中，若裂紋達到一定的深度，由于初始加熱時的溫差存在將使深入玻璃內部的裂紋頂端承受張應力，促使裂紋繼續向內擴展，造成玻璃玻璃的破裂。因此，平板玻璃在進入鋼化加工前必須進行良好的磨邊加工，以消除深度微裂紋，經磨削也成為淺度的微裂紋，裂紋尖端至玻璃表面的距離甚小，相應的溫差也極小，無法形成足夠裂紋擴展的張應力，克服玻璃的抗裂粘性，形成擴展；又因邊部加熱高效，受到的是壓應力的作用明顯，加熱時造成破裂的幾率大大降低。

4.3、鋼化冷卻過程

（1）、結石

鋼化過程中加熱完成，進入風柵強制冷卻，在玻璃向外熱輻射以及強風的冷卻下，玻璃的表面溫度急速下降。由于玻璃較低的導熱系數，中部區域溫度下降緩縵，形成的溫度差，玻璃表面產生暫時張應力，玻璃內部產生暫時壓應力，應力情況與加熱時正好相反。偏離中部以及處于表面結石周圍的微裂紋繼續向內擴展，造成玻璃的破碎，破碎的玻璃呈塊狀，這種破裂往往出現在風冷的初期。在風冷的初期，由于玻璃體本身具有一定塑性，阻滯裂紋的擴展。因此，強制風冷初期風裂的幾相對較小。在強制風冷的期，在強制冷卻作用下，玻璃表面較早的凝固，隨著溫度的逐漸降低，內部逐漸達到凝固狀態，此時玻璃的脆性增強，在更大張應力的作用下，將造成結石周圍的更微小裂紋的擴展，引起玻璃的破裂。由于玻璃的結構應力已經形成，在此情況下玻璃板均是整體炸裂，破碎的玻璃碎粒在玻璃板面垂直的端面上，可以看出鋼化玻璃成品碎粒特有的明顯的層狀結構。

（2）微裂紋

玻璃表面的微裂紋，在風冷的初期，玻璃呈塑性，阻滯了淺度微裂紋的擴展，但無法阻滯深度微裂紋在張應力作用下的擴展，引起玻璃的破碎，玻璃的破碎的狀態也是塊狀。同樣在良好磨邊的狀態下，發生此種破裂的幾率相當低。同結石缺陷產生的情況相同，在玻璃內部達到凝固狀態時，玻璃易出現炸裂。