随着对安全性能要求的提高，损坏时破裂成没有危害的小块的钢化玻璃的安全性，使得钢化玻璃在建筑市场越来越受欢迎。现代水平钢化玻璃生产设备引入先进的加热控制、强制冷却风控制技术，以及设备引进制造技术的提高，优质耐火材料、钢材的选用，提高了钢化生产线的可控性、稳定性，降低了钢化玻璃的外观缺陷程度，提高了钢化玻璃的品质。稳定生产，减少钢化过程的玻璃损耗，是各钢化玻璃生产企业探讨的主要课题。钢化玻璃生产过程中，玻璃在加热过程中的爆裂、在风栅强制冷却过程中的破损，是影响钢化生产稳定的主要因素。这些问题与作为钢化玻璃的主要原料的平板玻璃基片中的结石、微裂纹等缺陷的存在，有着密切的关系，对钢化生产的连续稳定以及成品率有着极大的影响。

1、玻璃破裂起因

按断裂力学新概念，强度问题已转化成为裂纹是否有可能扩大的问题，以这种方式得出的断裂力判读判据可简单表达为：应力强度系数K1大于物料对裂纹扩大的抵抗力，即大于缩微“抗裂粘性K1C时就出现破裂（裂纹在拉伸应力的作用下向物料的深入发展）：K1>K1C。如果存在若干外部擦伤或内部裂纹,裂纹足够大,则在它的前缘应力强度系数K1大于K1C时就会出现扩大,而导致这种内部断裂.。

2、玻璃缺陷特性：

2.1、结石

玻璃中各种固体夹杂物无论其来源如何统称为“结石”。其中有未熔化的配合料及随着配合料进入熔体中的难熔物质，耐火材料未熔化的残余物等，还有从玻璃自身析出的结晶体。无论其来源如何，结石总是一种严重的缺陷，“结石”是平板玻璃钢化加工时，引起玻璃爆裂危害特别大的玻璃中的夹杂物。结石的膨胀系数与玻璃的膨胀系数存在差异，造成结石与玻璃交界处产生局部应力，这样的局部应力通过仔细退火也不可能完全消除，应力场的存在不可避免地要降低玻璃的强度；同时，由于膨胀系数的差异，造成裂纹。形成的裂纹形状主要由所夹入物质的膨胀系数大于或小于玻璃的膨胀系数决定。夹杂物的热膨胀较玻璃的大时，在交界处的玻璃会形成拉伸应力而常出现径向裂纹；结石膨胀系数小时，冷却时在玻璃中出现切向拉伸应力和径向压应力，导致的裂纹垂直于拉伸应力的方向，即大多数是径向裂纹，玻璃似乎是被“胀破”。

2.2、微裂纹

微裂纹主要有内部的、表面的微裂纹，内部微裂纹主要是玻璃内部的结石类缺陷造成，外部微裂纹主要在切割过程中产生。这里讨论的微裂纹是指表面微裂纹。

一般都知道，单纯用机械力“切割”玻璃的方法大致可分为两个步骤：

（1）“切”就是在玻璃上造成一道切痕，它下面是由一长串微细裂纹组成的，简称为“切痕系统”；

（2）“折断”即通过弯曲拉力将这些裂纹连成一个单独的断裂面。

玻璃切割中的“切”的含意并不是一般的切断，而只是造成裂纹系统，在切割工具的压力下不可避免地会造成一个由大量细裂纹及粗裂纹构成的“破碎地带”。切痕的质量好，折断边就像镜面那样平滑，在反射光中仔细观察才看得出规则排列的微细凹槽状破碎地带。与此相反，如果切痕不正确，切痕附近出现严重碎裂，折断面很粗糙，有碎片崩落造成凹凸不平，有些裂纹，还向着玻璃的内部发展，折断边上贝壳状凹凸不平的断裂结构中还可观察到应力。这种在折断还残存“粗糙”折断边上的不规则应力就是使裂缝离开切痕向别的方向发展的危害根源，特别是较厚的玻璃板。

3、玻璃的热应力

固体在力的负荷下（如拉力、压力、扭力、变曲力等）出现机械应力。在负荷消除，应力又全部或部分消失。平板玻璃在热负荷作用下的情况也与此类似，将没有应力的玻璃体加热或冷却，首先在玻璃表面及玻璃内部之间出现温度梯度，造成玻璃的各部分不同程度的热膨胀，各部分之间又互相阻挠，因而出现应力场。

4、玻璃缺陷对钢化过程中玻璃破碎的影响

4.1、钢化过程

钢化的过程是将平板玻璃制品加热到退火温度，这时制品仍能保持原来的形状，但已经软化到足以使内部存在的应力很快消除。然快速冷却时玻璃内部还未硬化之前表面层已经收缩凝固。这样在继续冷却过程中，玻璃内部较业已凝固的表面层收缩得多些，就会形成近似抛物线形状的应力分布，板的中心层为拉伸力，在表面层为压应力。

4.2、钢化加热过程情况分析

（1）结石

玻璃钢化首先是将经良好磨边平板玻璃从常温下，直接进入650℃~700℃加热炉空间。常温下的平板玻璃经辐射、传导以及对流的传热的作用，温度逐渐提高。玻璃在电炉内电热丝的辐射作用下，高温辊道对玻璃表面的热传导作用，玻璃表面温度高于玻璃中心层温度，玻璃表面与内部出现温度梯度，造成玻璃中出现应力，玻璃表层承受压应力，内部承受张应力。加热温度越高，玻璃越厚在玻璃中产生应力也就越大。经实践确立的玻璃钢化加工工艺，是适合于良好的平板玻璃。

玻璃中部若存在结石，由以上分析得知，结石周围存在微裂纹，而且膨胀系数较小的结石与玻璃交界处，还存在较强的局部的张应力，在玻璃加热的过程中微裂纹将受到张应力的作用，与结石周围的较强的局部的应力叠加，当KI>KIC时,玻璃将从微裂纹处破裂。若玻璃厚度在10mm以上，在玻璃板内部存在的较高整体应力作用下，裂纹迅速扩散，造成玻璃在炉中炸裂，也就是通常所说的“炸炉”，造成停产清炉。同样情况下，玻璃厚度在10mm以下，由于玻璃未能产生足够强的整体应力，玻璃破碎但不会发生炸炉现象。若极小的结石存在玻璃近表面的张应力层中，由于加热时受到的压应力的作用，玻璃的抗压能力是抗张能力的十倍，在同等条件下，并不一定会破裂。当结石出现于玻璃表面，由于破坏了玻璃表面的完整与连续性，将大大降低玻璃的强度，在加热时，又由于结石直接受到有效的热传导，也急速升温，膨胀，同样会产生玻璃破裂甚至炸炉的现象。

（2）微裂纹

表面微裂纹在玻璃改切加工中不可避免，并在切痕不好的情况下，有向内扩展的微裂纹的倾向。在玻璃加热的过程中，若裂纹达到一定的深度，由于初始加热时的温差存在将使深入玻璃内部的裂纹顶端承受张应力，促使裂纹继续向内扩展，造成玻璃玻璃的破裂。因此，平板玻璃在进入钢化加工前必须进行良好的磨边加工，以消除深度微裂纹，经磨削也成为浅度的微裂纹，裂纹尖端至玻璃表面的距离甚小，相应的温差也极小，无法形成足够裂纹扩展的张应力，克服玻璃的抗裂粘性，形成扩展；又因边部加热高效，受到的是压应力的作用明显，加热时造成破裂的几率大大降低。

4.3、钢化冷却过程

（1）、结石

钢化过程中加热完成，进入风栅强制冷却，在玻璃向外热辐射以及强风的冷却下，玻璃的表面温度急速下降。由于玻璃较低的导热系数，中部区域温度下降缓缦，形成的温度差，玻璃表面产生暂时张应力，玻璃内部产生暂时压应力，应力情况与加热时正好相反。偏离中部以及处于表面结石周围的微裂纹继续向内扩展，造成玻璃的破碎，破碎的玻璃呈块状，这种破裂往往出现在风冷的初期。在风冷的初期，由于玻璃体本身具有一定塑性，阻滞裂纹的扩展。因此，强制风冷初期风裂的几相对较小。在强制风冷的期，在强制冷却作用下，玻璃表面较早的凝固，随着温度的逐渐降低，内部逐渐达到凝固状态，此时玻璃的脆性增强，在更大张应力的作用下，将造成结石周围的更微小裂纹的扩展，引起玻璃的破裂。由于玻璃的结构应力已经形成，在此情况下玻璃板均是整体炸裂，破碎的玻璃碎粒在玻璃板面垂直的端面上，可以看出钢化玻璃成品碎粒特有的明显的层状结构。

（2）微裂纹

玻璃表面的微裂纹，在风冷的初期，玻璃呈塑性，阻滞了浅度微裂纹的扩展，但无法阻滞深度微裂纹在张应力作用下的扩展，引起玻璃的破碎，玻璃的破碎的状态也是块状。同样在良好磨边的状态下，发生此种破裂的几率相当低。同结石缺陷产生的情况相同，在玻璃内部达到凝固状态时，玻璃易出现炸裂。