玻璃是一種傳統(tǒng)建筑材料，隨著人們生活水平的提高和審美觀念的不斷改變，單純的平板玻璃已經(jīng)不能滿足需求，各類(lèi)加工玻璃應(yīng)運(yùn)而生。下面內(nèi)蒙古玻璃帶您了解玻璃的硬度與脆性，希望通過(guò)該文您可以對(duì)玻璃有更多的認(rèn)識(shí)！

（1）玻璃的硬度

硬度可以理解為固體材料抵抗另一種固體深入其內(nèi)部而不產(chǎn)生殘余形變的能力。

玻璃硬度的表示方法有：莫氏硬度（劃痕法）、顯微硬度（壓痕法）、研磨硬度（磨損法）和刻化硬度（刻痕法）等。一般玻璃用顯微硬度表示。此法是利用金剛石正方錐體以一定負(fù)荷在玻璃表面打入印痕，然后測(cè)量印痕對(duì)角線的長(zhǎng)度，按公式進(jìn)行計(jì)算：

式中H——顯微硬度；

P——負(fù)荷，N；

L——印痕對(duì)角線長(zhǎng)度，mm。

玻璃的硬度主要決定于化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)。在硅酸鹽玻璃中，以石英玻璃為最硬，硬度在（67～120）×108 Pa之間。含有10%～14%B2O3的硼硅酸鹽玻璃的硬度也較大，高鉛的或堿性氧化物的玻璃硬度較小。

內(nèi)蒙古玻璃：一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)生成體離子使玻璃硬度增加，而網(wǎng)絡(luò)外體離子則使玻璃硬度降低，隨著網(wǎng)絡(luò)外體離子半徑的減小和原子價(jià)的上升硬度增加。硼反?，F(xiàn)象、硼鋁反?，F(xiàn)象及“壓制效應(yīng)”同樣反映在硬度-組成的關(guān)系中，使硬度出現(xiàn)極值。此外，陽(yáng)離子的配位數(shù)對(duì)硬度也有很大影響，一般硬度隨配位數(shù)的上升而增大。

各種氧化物對(duì)玻璃硬度提高的作用順序大致如下：

SiO2＞B2O3＞（MgO、ZnO、BaO）＞Al2O3＞Fe2O3＞K2O＞Na2O＞PbO

一般玻璃的硬度為5～7（莫氏硬度）。玻璃的硬度還與溫度、熱歷史等有關(guān)。溫度升高時(shí)分子間結(jié)合強(qiáng)度降低，硬度下降。淬火玻璃，由于結(jié)構(gòu)疏松，故硬度也有所下降。

玻璃的硬度同玻璃的冷加工工藝密切相關(guān)。例如玻璃的切割、研磨、拋光、雕刻等應(yīng)根據(jù)玻璃的硬度來(lái)選擇切割工具、磨料和拋光材料的硬度、磨輪的材質(zhì)及加工方法等。

（2）玻璃的脆性

玻璃的脆性是指當(dāng)負(fù)荷超過(guò)玻璃的極限強(qiáng)度時(shí)，不產(chǎn)生明顯的塑性變形而立即破裂的性質(zhì)。玻璃是典型的脆性材料之一，它沒(méi)有屈服延伸階段，特別是受到突然施加的負(fù)荷（沖擊）時(shí)，玻璃內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)來(lái)不及作出適應(yīng)性的流動(dòng)，就相互分裂。松弛速率低是脆性的重要原因。

玻璃的脆性通常用它破壞時(shí)所受到的沖擊強(qiáng)度來(lái)表示。也可用玻璃的耐壓強(qiáng)度與抗沖擊強(qiáng)度之比來(lái)表示。若以D代表玻璃的脆弱度（其值越大，玻璃的脆性越大），則有以下關(guān)系：

式中C——玻璃的耐壓強(qiáng)度；

S——玻璃的耐沖擊強(qiáng)度。

內(nèi)蒙古玻璃：當(dāng)玻璃的耐壓強(qiáng)度C相仿時(shí)，S值越大則脆弱度D越小，即脆性越小。

玻璃的耐沖擊強(qiáng)度測(cè)試方法：將重量為P的鋼球，從高度h自由落下沖擊玻璃試樣的表面，如果鋼球幾次以不同的高度沖擊試樣的同一表面直至破裂，則鋼球所作的全部功為∑Ph，設(shè)試樣的體積為V，則玻璃的耐沖擊強(qiáng)度S可用公式表示：

玻璃的脆性也可用測(cè)定顯微硬度的方法：把壓痕發(fā)生破裂時(shí)的負(fù)荷值，即脆裂負(fù)荷作為玻璃脆性的標(biāo)志。如石英玻璃的顯微硬度測(cè)定表明，在負(fù)荷30g時(shí)壓痕即開(kāi)始破裂，因而其脆性是很大的。當(dāng)加入堿金屬和二價(jià)金屬氧化物時(shí)玻璃的脆性將隨加入離子半徑的增大而增加。見(jiàn)表1-1。

表1-1 R+和R2+離子對(duì)玻璃脆性的影響

對(duì)于硼硅酸鹽玻璃來(lái)說(shuō)，硼離子處于三角體時(shí)比處于四面體時(shí)的脆性要小。表1-2列出了Na2O-B2O3-SiO2系統(tǒng)中，以B2O3代替SiO2時(shí)脆裂負(fù)荷的變化情況。

由此可知，為了獲得硬度大而脆性小的玻璃，應(yīng)當(dāng)在玻璃中引入離子半徑小的氧化物，如Li2O、BeO、MgO、B2O3等。

此外，玻璃的脆性還決定于試樣的形狀、厚度、熱處理?xiàng)l件等。因?yàn)槟蜎_擊強(qiáng)度隨試樣厚度的增加而增加，熱處理對(duì)抗沖擊強(qiáng)度的影響也很大，經(jīng)均勻淬火的玻璃耐沖擊強(qiáng)度是退火玻璃的5～7倍，從而脆性大大降低。

內(nèi)蒙古玻璃 2019年7月19日發(fā)布