玻璃的退火与淬火PPT课件下载推荐.ppt

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由于应变点以上的玻璃具有粘弹性，即此由于应变点以上的玻璃具有粘弹性，即此时的玻璃为可塑状态，在受力后会产生位时的玻璃为可塑状态，在受力后会产生位移和变形，使由温度梯度所产生的内应力移和变形，使由温度梯度所产生的内应力消失，这个过程称为消失，这个过程称为应力松弛过程应力松弛过程。

图图图图4-24-2玻璃永久应力产生示意图玻璃永久应力产生示意图玻璃永久应力产生示意图玻璃永久应力产生示意图温度分布曲线；

应力分布曲线应力分布曲线应力分布曲线应力分布曲线4.1.24.1.2玻璃中的结构应力玻璃中的结构应力玻璃因化学组成不均导致结构上的不均而产玻璃因化学组成不均导致结构上的不均而产生的应力称结构应力，属于永久应力。

生的应力称结构应力，属于永久应力。

玻璃中的成分不均体，其热膨胀系数与主体玻璃中的成分不均体，其热膨胀系数与主体玻璃不相同，因而主体玻璃与不均体的收缩、玻璃不相同，因而主体玻璃与不均体的收缩、膨胀量也不相同，在其界面上产生了应力。

膨胀量也不相同，在其界面上产生了应力。

这种由于玻璃固有结构造成的应力，即使这种由于玻璃固有结构造成的应力，即使退退火也不能消除这类应力火也不能消除这类应力。

4.1.34.1.3玻璃中的机械应力玻璃中的机械应力由外力作用在玻璃上引起的应力，当外力由外力作用在玻璃上引起的应力，当外力除去时应力随之消失，此应力称除去时应力随之消失，此应力称机械应力。

机械应力。

在生产过程中，若对玻璃制品施加过大的在生产过程中，若对玻璃制品施加过大的机械力会使玻璃制品破裂。

如模型歪扭，机械力会使玻璃制品破裂。

如模型歪扭，开模时所造成的制品撕裂，切割时用力过开模时所造成的制品撕裂，切割时用力过猛使制品破裂等。

猛使制品破裂等。

4.24.2玻璃的退火玻璃的退火定义：

定义：

消除玻璃制品在成形或热加工后消除玻璃制品在成形或热加工后残留在制品内的永久应力的过程。

残留在制品内的永久应力的过程。

目的：

防止炸裂和提高玻璃的机械强度。

表表4-14-1各种玻璃的允许应力（以光程差表示）各种玻璃的允许应力（以光程差表示）玻璃种类玻璃种类nm/cm玻璃种类玻璃种类nm/cm光学玻璃精密退火光学玻璃精密退火2-5镜玻璃镜玻璃30-40光学玻璃粗退火光学玻璃粗退火10-30空心玻璃空心玻璃60望远镇、反光镜望远镇、反光镜20玻璃管玻璃管120平板玻璃平板玻璃20-95瓶罐玻璃瓶罐玻璃50-4004.2.14.2.1玻璃的退火温度玻璃的退火温度11、玻璃的退火温度及退火温度范围、玻璃的退火温度及退火温度范围为了消除玻璃中的永久应力，必须将玻璃为了消除玻璃中的永久应力，必须将玻璃加热到低于玻璃转变温度加热到低于玻璃转变温度Tg附近的某一温附近的某一温度进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛。

这个选定的温度，度梯度，使应力松弛。

这个选定的温度，称为称为退火温度退火温度。

最高退火温度最高退火温度（退火上限温度）（退火上限温度）在此温在此温度下经三分钟能消除应力度下经三分钟能消除应力95%，一般相当于，一般相当于退火点（退火点（=1012帕帕秒）的温度；

秒）的温度；

最低退火温度最低退火温度（退火下限温度）（退火下限温度）在此温在此温度下经三分钟只能消除应力度下经三分钟只能消除应力5；

退火温度范围退火温度范围最高退火温度至最低退火最高退火温度至最低退火温度之间的范围。

温度之间的范围。

一般：

最高退火温度一般：

最高退火温度-（2030）最高退火最高退火温度温度-（50150）22、退火温度与玻璃的关系、退火温度与玻璃的关系玻璃的退火温度与其化学组成有关，凡能降低玻玻璃的退火温度与其化学组成有关，凡能降低玻璃粘度的组成，也能降低退火温度。

璃粘度的组成，也能降低退火温度。

碱金属氧化物能显著地降低玻璃的退火温度，其碱金属氧化物能显著地降低玻璃的退火温度，其中中Na2O的作用大于的作用大于K2O的作用。

的作用。

SiO2，CaO和和Al2O3能提高退火温度，能提高退火温度，BaO和和PbO降低退火温度，降低退火温度，PbO的作用大于的作用大于BaO的作用，的作用，ZnO和和MgO的作用很小。

的作用很小。

含含B2O315-20%左右的玻璃，其退火温度将随着左右的玻璃，其退火温度将随着B2O3含量的增加而显著地提高，超过含量的增加而显著地提高，超过15-20%的的则随着则随着B2O3含量的增加而降低。

含量的增加而降低。

4.2.24.2.2玻璃退火工艺玻璃退火工艺玻璃的退火制度与制品的种类、形状、大小、玻璃的退火制度与制品的种类、形状、大小、容许的应力值、退火炉内温度分布等情况有容许的应力值、退火炉内温度分布等情况有关。

关。

一般根据退火原理，退火工艺可分为四个阶一般根据退火原理，退火工艺可分为四个阶段：

段：

加热阶段、均热阶段、慢冷阶段和快冷加热阶段、均热阶段、慢冷阶段和快冷阶段。

阶段。

按上述四个阶段可作出温度按上述四个阶段可作出温度-时间曲线，此曲时间曲线，此曲线称为线称为退火曲线退火曲线。

图图图图4-34-3玻璃退火曲线示意图玻璃退火曲线示意图玻璃退火曲线示意图玻璃退火曲线示意图I-I-加热阶段；

加热阶段；

-均热阶段；

均热阶段；

-慢冷阶段；

慢冷阶段；

-快冷阶段快冷阶段快冷阶段快冷阶段11加热阶段加热阶段一次退火一次退火：

成型后直接进入退火炉进行退火；

：

二次退火：

成型冷却后再经加热退火。

在加热过程中，玻璃表面产生压应力，内层受在加热过程中，玻璃表面产生压应力，内层受张应力，由于玻璃抗压强度是抗张强度的十倍，张应力，由于玻璃抗压强度是抗张强度的十倍，所以加热速率可相应高些。

所以加热速率可相应高些。

在加热过程中由温度梯度所产生的暂时应力与在加热过程中由温度梯度所产生的暂时应力与固有的永久应力之和不能大于其抗张强度极限，固有的永久应力之和不能大于其抗张强度极限，否则将发生破裂。

否则将发生破裂。

厚度为厚度为2a厘米的玻璃以恒速加热达到稳定状态时，中厘米的玻璃以恒速加热达到稳定状态时，中心及表面的温度差为：

心及表面的温度差为：

式中式中h加热速率（加热速率（/分），分），k玻璃导热系数。

玻璃导热系数。

阿丹姆斯及威廉逊求得玻璃的最大加热速度为：

式中式中a玻璃厚度，空心玻璃制品为总厚度，实心玻璃厚度，空心玻璃制品为总厚度，实心制品为厚度的一半。

制品为厚度的一半。

为安全起见，一般技术玻璃取最大加热速度的为安全起见，一般技术玻璃取最大加热速度的15-20%，即，即20/a230/a2。

光学玻璃取其。

光学玻璃取其5%以下。

以下。

22、均热（保温）阶段、均热（保温）阶段将制品在退火温度进行保温、均热，主要目将制品在退火温度进行保温、均热，主要目的是消除快速加热时产生的温度梯度，并的是消除快速加热时产生的温度梯度，并消消除制品中所固有的内应力除制品中所固有的内应力。

主要参数是退火温度和在此温度下的保温时主要参数是退火温度和在此温度下的保温时间。

间。

玻璃的退火温度，可采用玻璃的退火温度，可采用比最高退火温度低比最高退火温度低20-30，或者通过计算或测定求得。

在退火，或者通过计算或测定求得。

在退火温度下的保温时间，可按温度下的保温时间，可按70a2-120a2计算，计算，或者按应力允许值进行计算或者按应力允许值进行计算式中式中n玻璃退火后允许存在的内应力，玻璃退火后允许存在的内应力，nm/cm。

33、慢冷阶段、慢冷阶段在玻璃中原有应力消除后，必须防止在降温过在玻璃中原有应力消除后，必须防止在降温过程中由于温度梯度而产生新的应力。

程中由于温度梯度而产生新的应力。

阿丹姆斯及威廉逊提出内应力与冷却速度的关阿丹姆斯及威廉逊提出内应力与冷却速度的关系：

系：

膨胀系数；

EE弹性模量；

弹性模量；

导热系数；

泊松比；

hh00冷却速度；

冷却速度；

aa制品厚度的一半；

制品厚度的一半；

xx应力测试点离壁厚中线的距离。

应力测试点离壁厚中线的距离。

由上式可得出冷却由上式可得出冷却速度速度h0：

在温度较高阶段在温度较高阶段,由温度梯度产生的热弹性由温度梯度产生的热弹性应力松弛速度很大，转变成永久应力的趋势应力松弛速度很大，转变成永久应力的趋势也大，所以也大，所以初冷速率应最低初冷速率应最低。

最初的慢冷速度最初的慢冷速度h0（/min）为：

为：

式中式中h0在开始时的冷却速度；

在开始时的冷却速度；

ht在在t时的冷却速度。

时的冷却速度。

温度温度，应力松弛速度，应力松弛速度，慢冷速度，慢冷速度慢冷阶段的结束温度，必须低于玻璃慢冷阶段的结束温度，必须低于玻璃的应变点。

的应变点。

44、快冷阶段、快冷阶段快冷阶段快冷阶段是指从应变点到室温这段温度区是指从应变点到室温这段温度区间。

玻璃在应变点以下冷却时，只产生暂玻璃在应变点以下冷却时，只产生暂时应力，只要它不超过玻璃的极限强度，时应力，只要它不超过玻璃的极限强度，就可以加快冷却速度以缩短整个退火过程、就可以加快冷却速度以缩短整个退火过程、降低燃料消耗、提高生产率。

降低燃料消耗、提高生产率。

根据抗张强度、比热、热膨胀、导热系数根据抗张强度、比热、热膨胀、导热系数及密度求得一般玻璃在此阶段的最大冷却及密度求得一般玻璃在此阶段的最大冷却速度为速度为hc=65/a2对一般玻璃采用此值的对一般玻璃采用此值的15%-20%,甚至采甚至采用用hc2/a2。

4.2.34.2.3玻璃的精密退火玻璃的精密退火对于光学退火，除了消除其残留的永久应对于光学退火，除了消除其残留的永久应力外，还必须具备有高度的光学均匀性和力外，还必须具备有高度的光学均匀性和一定的光学常