玻璃是目前使用較廣泛、應(yīng)用范圍較廣的無機非金屬材料，能夠應(yīng)用于建筑、日用、藝術(shù)、儀表等領(lǐng)域，種類十分豐富。本篇文章中我們將介紹玻璃退火的相關(guān)信息，并著重說明玻璃退火工藝包括哪幾個階段。

一、玻璃制品退火溫度

        為了清理玻璃中的較好應(yīng)力,必須把玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度 Tg 附近某一溫度進行保溫均熱,以清理玻璃各部分的溫度梯度,使應(yīng)力松弛,這個選定的保溫均熱溫度稱玻璃的退火溫度.玻璃在退火溫度下,由于粘度很大還不會發(fā)生可測得的變形.玻璃的較好高退火溫度是指在此溫度下經(jīng)過 3min 能清理 95 %的應(yīng)力,此溫度亦稱退火上限溫度;較好低退火溫度是指在此溫度下經(jīng) 3min 只能清理 5 %的應(yīng)力,此溫度亦稱退火下限溫度.較好高退火溫度和較好低退火溫度之間為退火溫度范圍.

        大部分器皿玻璃的較好高退火溫度為 550 ± 20 ℃ ,平板玻璃為 550 ~ 570 ℃ 、瓶罐玻璃為 550 ~ 600 ℃ .實際上,一般采用的退火溫度都比較好高退火溫度低 20 ~ 30 ℃ ,低于較好高退火溫度 50 ~ 150 ℃ 的為較好低退火溫度. 玻璃的退火溫度與其化學(xué)組成有關(guān).凡能降低玻璃粘度的組成也能降低退火溫度,如堿金屬氧化物 Na2O 、K2O 等. SiO2 、Al2O3 、CaO 等都可增加玻璃粘度,所以隨著它們含量的增加其退火溫度都提高.

二、玻璃的退火工藝包括哪幾個階段

        玻璃的退火制度與制品的種類、形狀、大小、容許的應(yīng)力值、退火爐內(nèi)溫度分布等情況有關(guān).目前采用的退火制度有多種形式.根據(jù)退火原理,退火工藝可分為四個階段:加熱階段、均熱階段、慢冷階段和快冷階段.按上述四個階段可作出溫度-時間曲線,此曲線稱退火曲線.

        2.1 加熱階段

        不同品種的玻璃有不同的退火工藝.有的玻璃在成型后直接進入退火爐進行退火,稱為一次退火;有的制品在成型冷卻后再經(jīng)加熱退火,稱為二次退火.所以加熱階段對有些制品并不是必要的.在加熱過程中,玻璃表面產(chǎn)生壓應(yīng)力,所以加熱速率可相應(yīng)高些,例如 20 ℃ 的平板玻璃可直接進入 700 ℃ 的退火爐,其加熱速率可高達 300 ℃ / rain .考慮到制品大小、形狀、爐內(nèi)溫度分布的不均性等因時間素,在生產(chǎn)中一般采用的加熱速率為 20/a 2 ~ 30/a 2 ( ℃ /min) ,對光學(xué)玻璃制品的要求更高.

        2.2 均熱階段

        把制品加熱到退火溫度進行保溫、均熱以清理應(yīng)力.在本階段中首先要確定退火溫度,其次是保溫時間.一般把比退火上限溫度低 20 ~ 30 ℃ 作為退火溫度.退火溫度除直接測定外,也可根據(jù)玻璃成分計算粘度為 10 12 Pa ? s 時的溫度.當(dāng)退火溫度確定后,保溫時間可按 70a 2 ~ 120a 2 進行計算,或者按應(yīng)力容許值進行計算.

        2.3 慢冷階段

        為了使玻璃制品在冷卻后不產(chǎn)生較好應(yīng)力,或減小到制品所要求的應(yīng)力范圍內(nèi),在均熱后進行慢冷是必要的,以防止過大的溫差.

        2.4 快冷階段

        玻璃在應(yīng)變點以下冷卻時,如前述只產(chǎn)生暫時應(yīng)力,只要它不超過玻璃的較限強度,就可以加快冷卻速度以縮短整個退火過程、降低燃料消耗、提高生產(chǎn)率.

        在生產(chǎn)上,一般都采用較低的冷卻速度,這是由于制品或多或少存在某些缺點,以免在缺點與主體玻璃間的界面上產(chǎn)生張應(yīng)力.對一般技術(shù)玻璃采用此值的 15 %~ 20 %,通常還應(yīng)在生產(chǎn)實踐中加以調(diào)整.