玻 璃 本 身 是 一 种 脆 性 材 料 ， 耐 压 但 不 耐 拉 ， 所 以 玻 璃 的 大 部 分 破 碎 是 张 应 力 引 发
的 。
钢 化 玻 璃 中 硫 化 镍 晶 体 发 生 相 变 时 ， 其 体 积 膨 胀 ， 处 于 玻 璃 板 芯 张 应 力 层 的 硫 化
镍 膨 胀 使 钢 化 玻 璃 内 部 产 生 更 大 的 张 应 力 ， 当 张 应 力 超 过 玻 璃 自 身 所 能 承 受 的 极
限 时 ， 就 会 导 致 钢 化 玻 璃 自 爆 。 国 外 研 究 证 明 ： 玻 璃 主 料 石 英 砂 或 砂 岩 带 入 镍 ，
燃 料 及 辅 料 带 入 硫 ， 在
1400℃～ 1500℃高温 熔 窑 燃烧 熔 化 形成 硫 化 镍。当 温 度
超 过
1000℃时 ， 硫化 镍 以 液滴 形 式 随机 分 布 于熔 融 玻 璃液 中 。 当温 度 降 至
797℃时， 这 些 小液 滴 结 晶固 化 ， 硫化 镍 处 于高 温 态 的 α-NiS 晶相 （ 六 方晶 体 ）。
当 温 度 继 续 降 至
379℃时 ， 发生 晶 相 转变 成 为 低温 状 态 的 β-NiS（ 三 方晶 系 ），
同 时 伴 随 着
2.38%的体 积 膨 胀。这个 转 变 过程 的 快 慢， 既 取 决于 硫 化 镍颗 粒 中 不
同 组 成 物 （ 包 括
Ni7S6、NiS、NiS1.01） 的 百分 比 含 量， 还 取 决于 其 周 围温 度 的
高 低 。 如 果 硫 化 镍 相 变 没 有 转 换 完 全 ， 则 即 使 在 自 然 存 放 及 正 常 使 用 的 温 度 条 件
下 ， 这 一 过 程 仍 然 继 续 ， 只 是 速 度 很 低 而 已 。
当 玻 璃 钢 化 加 热 时 ， 玻 璃 内 部 板 芯 温 度 约
620℃， 所 有的 硫 化 镍都 处 于 高温 态 的
α-NiS 相 。随 后 ，玻 璃 进 入风 栅 急 冷， 玻 璃 中的 硫 化 镍在 379℃发生 相 变 。与 浮法
退 火 窑 不 同 的 是 ， 钢 化 急 冷 时 间 很 短 ， 来 不 及 转 变 成 低 温 态
β-NiS 而 以 高温 态 硫
化 镍
α
“
”
相 被 冻 结 在 玻 璃 中 。 快 速 急 冷 使 玻 璃 得 以 钢 化 ， 形 成 外 压 内 张 的 应 力 统
一 平 衡 体 。 在 已 经 钢 化 了 的 玻 璃 中 硫 化 镍 相 变 低 速 持 续 地 进 行 着 ， 体 积 不 断 膨 胀
扩 张 ， 对 其 周 围 玻 璃 的 作 用 力 随 之 增 大 。 钢 化 玻 璃 板 芯 本 身 就 是 张 应 力 层 ， 位 于
张 应 力 层 内 的 硫 化 镍 发 生 相 变 时 体 积 膨 胀 也 形 成 张 应 力 ， 这 两 种 张 应 力 叠 加 在 一
起 ， 足 以 引 发 钢 化 玻 璃 的 破 裂 即 自 爆 。
进 一 步 实 验 表 明 ： 对 于 表 面 压 应 力 为
100MPa 的钢 化 玻 璃， 其 内 部的 张 应 力为
45MPa 左右 。此 时 张 应 力 层中 任 何 直径 大 于 0.06mm 的 硫 化镍 均 可 引发 自 爆 。
另 外 ， 根 据 自 爆 研 究 统 计 结 果 分 析 ，
95%以上 的 自 爆是 由 粒 径分 布 在 0.04mm
～
0.65mm 之 间 的硫 化 镍 引发 。根 据材 料 断 裂力 学 计 算出 硫 化 镍引 发 自 爆的 平 均
粒 径 为
0.2mm.因此 ， 国 内外 玻 璃 加工 行 业 一致 认 定 硫化 镍 是 钢化 玻 璃 自爆 的 主
要 原 因 。
钢 化 玻 璃 自 爆 还 有 一 些 其 他 因 素 ： 玻 璃 开 槽 及 钻 孔 的 不 合 理 、玻 璃 原 片 质 量 较 差 、
厚 度 不 均 如 压 花 玻 璃 、应 力 分 布 不 均 例 如 弯 钢 化 玻 璃 及 区 域 钢 化 玻 璃 等 。钢 化 玻 璃
在 无 直 接 机 械 外 力 作 用 下 发 生 的 自 动 性 炸 裂 叫 做 钢 化 玻 璃 的 自 爆 。 自 爆 是 钢 化 玻
璃 固 有 的 特 性 之 一 。
产 生 自 爆 的 原 因 很 多 ， 简 单 地 归 纳 以 下 几 种 ：
①
玻 璃 质 量 缺 陷 的 影 响
A． 玻 璃中 有 结 石、杂质 ： 玻 璃中 有 杂 质是 钢 化 玻璃 的 薄 弱点 ， 也 是应 力 集 中
处 。 特 别 是 结 石 若 处 在 钢 化 玻 璃 的 张 应 力 区 是 导 致 炸 裂 的 重 要 因 素 。
结 石 存 在 于 玻 璃 中 ， 与 玻 璃 体 有 着 不 同 的 膨 胀 系 数 。 玻 璃 钢 化 后 结 石 周 围 裂
纹 区 域 的 应 力 集 中 成 倍 地 增 加 。 当 结 石 膨 胀 系 数 小 于 玻 璃 ， 结 石 周 围 的 切 向 应 力
处 于 受 拉 状 态 。 伴 随 结 石 而 存 在 的 裂 纹 扩 展 极 易 发 生 。
B
． 玻 璃 中 含 有 硫 化 镍 结 晶 物