玻璃是一种传统建筑材料，随着人们生活水平的提高和审美观念的不断改变，单纯的平板玻璃已经不能满足需求，各类加工玻璃应运而生。下面内蒙古玻璃带您了解玻璃的硬度与脆性，希望通过该文您可以对玻璃有更多的认识！

（1）玻璃的硬度

硬度可以理解为固体材料抵抗另一种固体深入其内部而不产生残余形变的能力。

玻璃硬度的表示方法有：莫氏硬度（划痕法）、显微硬度（压痕法）、研磨硬度（磨损法）和刻化硬度（刻痕法）等。一般玻璃用显微硬度表示。此法是利用金刚石正方锥体以一定负荷在玻璃表面打入印痕，然后测量印痕对角线的长度，按公式进行计算：

式中H——显微硬度；

P——负荷，N；

L——印痕对角线长度，mm。

玻璃的硬度主要决定于化学成分及结构。在硅酸盐玻璃中，以石英玻璃为最硬，硬度在（67～120）×108 Pa之间。含有10%～14%B2O3的硼硅酸盐玻璃的硬度也较大，高铅的或碱性氧化物的玻璃硬度较小。

内蒙古玻璃：一般来说，网络生成体离子使玻璃硬度增加，而网络外体离子则使玻璃硬度降低，随着网络外体离子半径的减小和原子价的上升硬度增加。硼反常现象、硼铝反常现象及“压制效应”同样反映在硬度-组成的关系中，使硬度出现极值。此外，阳离子的配位数对硬度也有很大影响，一般硬度随配位数的上升而增大。

各种氧化物对玻璃硬度提高的作用顺序大致如下：

SiO2＞B2O3＞（MgO、ZnO、BaO）＞Al2O3＞Fe2O3＞K2O＞Na2O＞PbO

一般玻璃的硬度为5～7（莫氏硬度）。玻璃的硬度还与温度、热历史等有关。温度升高时分子间结合强度降低，硬度下降。淬火玻璃，由于结构疏松，故硬度也有所下降。

玻璃的硬度同玻璃的冷加工工艺密切相关。例如玻璃的切割、研磨、抛光、雕刻等应根据玻璃的硬度来选择切割工具、磨料和抛光材料的硬度、磨轮的材质及加工方法等。

（2）玻璃的脆性

玻璃的脆性是指当负荷超过玻璃的极限强度时，不产生明显的塑性变形而立即破裂的性质。玻璃是典型的脆性材料之一，它没有屈服延伸阶段，特别是受到突然施加的负荷（冲击）时，玻璃内部的质点来不及作出适应性的流动，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坏时所受到的冲击强度来表示。也可用玻璃的耐压强度与抗冲击强度之比来表示。若以D代表玻璃的脆弱度（其值越大，玻璃的脆性越大），则有以下关系：

式中C——玻璃的耐压强度；

S——玻璃的耐冲击强度。

内蒙古玻璃：当玻璃的耐压强度C相仿时，S值越大则脆弱度D越小，即脆性越小。

玻璃的耐冲击强度测试方法：将重量为P的钢球，从高度h自由落下冲击玻璃试样的表面，如果钢球几次以不同的高度冲击试样的同一表面直至破裂，则钢球所作的全部功为∑Ph，设试样的体积为V，则玻璃的耐冲击强度S可用公式表示：

玻璃的脆性也可用测定显微硬度的方法：把压痕发生破裂时的负荷值，即脆裂负荷作为玻璃脆性的标志。如石英玻璃的显微硬度测定表明，在负荷30g时压痕即开始破裂，因而其脆性是很大的。当加入碱金属和二价金属氧化物时玻璃的脆性将随加入离子半径的增大而增加。见表1-1。

表1-1 R+和R2+离子对玻璃脆性的影响

对于硼硅酸盐玻璃来说，硼离子处于三角体时比处于四面体时的脆性要小。表1-2列出了Na2O-B2O3-SiO2系统中，以B2O3代替SiO2时脆裂负荷的变化情况。

由此可知，为了获得硬度大而脆性小的玻璃，应当在玻璃中引入离子半径小的氧化物，如Li2O、BeO、MgO、B2O3等。

此外，玻璃的脆性还决定于试样的形状、厚度、热处理条件等。因为耐冲击强度随试样厚度的增加而增加，热处理对抗冲击强度的影响也很大，经均匀淬火的玻璃耐冲击强度是退火玻璃的5～7倍，从而脆性大大降低。

内蒙古玻璃 2019年7月19日发布