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，各類加工玻璃應運而生。下面內(nèi)蒙古玻璃帶您了解玻璃的硬度與脆性，希望通過該文您可以對玻璃有更多的認識！

（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荷在玻璃表面打入印痕，然后測量印痕對角線的長度，按公式進行計算：

式中H——顯微硬度；

P——負荷，N；

L——印痕對角線長度，mm。

玻璃的硬度主要決定于化學成分及結構。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：一般來說，網(wǎng)絡生成體離子使玻璃硬度增加，而網(wǎng)絡外體離子則使玻璃硬度降低，隨著網(wǎng)絡外體離子半徑的減小和原子價的上升硬度增加。硼反常現(xiàn)象、硼鋁反?，F(xiàn)象及“壓制效應”同樣反映在硬度-組成的關系中，使硬度出現(xiàn)極值。此外，陽離子的配位數(shù)對硬度也有很大影響，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。溫度升高時分子間結合強度降低，硬度下降。淬火玻璃，由于結構疏松，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。例如玻璃的切割、研磨、拋光、雕刻等應根據(jù)玻璃的硬度來選擇切割工具、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

玻璃的脆性是指當負荷超過玻璃的極限強度時，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，它沒有屈服延伸階段，特別是受到突然施加的負荷（沖擊）時，玻璃內(nèi)部的質(zhì)點來不及作出適應性的流動，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所受到的沖擊強度來表示。也可用玻璃的耐壓強度與抗沖擊強度之比來表示。若以D代表玻璃的脆弱度（其值越大，玻璃的脆性越大），則有以下關系：

式中C——玻璃的耐壓強度；

S——玻璃的耐沖擊強度。

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

玻璃的耐沖擊強度測試方法：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，設試樣的體積為V，則玻璃的耐沖擊強度S可用公式表示：

玻璃的脆性也可用測定顯微硬度的方法：把壓痕發(fā)生破裂時的負荷值，即脆裂負荷作為玻璃脆性的標志。如石英玻璃的顯微硬度測定表明，在負荷30g時壓痕即開始破裂，因而其脆性是很大的。當加入堿金屬和二價金屬氧化物時玻璃的脆性將隨加入離子半徑的增大而增加。見表1-1。

表1-1 R+和R2+離子對玻璃脆性的影響

對于硼硅酸鹽玻璃來說，硼離子處于三角體時比處于四面體時的脆性要小。表1-2列出了Na2O-B2O3-SiO2系統(tǒng)中，以B2O3代替SiO2時脆裂負荷的變化情況。

由此可知，為了獲得硬度大而脆性小的玻璃，應當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、熱處理條件等。因為耐沖擊強度隨試樣厚度的增加而增加，熱處理對抗沖擊強度的影響也很大，經(jīng)均勻淬火的玻璃耐沖擊強度是退火玻璃的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