Механические свойства. Плотность численно равна массе вещества, заключенной в единице объема

Плотность численно равна массе вещества, заключенной в единице объема, и измеряется в кг/м³. Это свойство стекла используется при конструировании установок для транспортировки стеклянных изделий, а также в научно-исследовательской практике. Определяют плотность стекла гидростатическим взвешиванием с применением пикнометров. Обычно промышленные стекла имеют плотность порядка 2,5*10³ кг/м³. Стекла, содержащие значительные количества оксидов, металлов с низкой молекулярной массой (B₂O₃, Li₂O), имеют низкую плотность. Стекла, содержащие оксиды тяжелых металлов, свинца, висмута, и др., имеют высокую плотность. Плотность стекла уменьшается с повышением температуры в результате его термического расширения. Плотность закаленных стекол немного ниже, чем отожженных.

Твердые тела под нагрузкой деформируются. Деформация может быть упругой, если после снятия нагрузки восстанавливается исходная форма тела, или пластической, если после снятия нагрузки полностью не устраняется. Твердые стекла испытывают упругие деформации.

Прочность – важнейшее свойство стекла, от которого, от которого зависит возможность применения стеклянных изделий практически в любой области техники. Прочность стекла определяется пределами прочности при различных видах нагрузок (сжатия, растяжения, изгиба) к площади поперечного сечения образца. Для определения предела прочности образцы стекла подвергают воздействию нагрузок на гидравлических прессах и разрывных машинах. Предел прочности технических стекол при сжатии колеблется в пределах 5-20 МПа, что равно примерно пределу прочности чугуна. Низкая прочность стекла при растяжении и изгибе объясняется наличием на поверхности стеклянных изделий микротрещин , вызывающих разрушение стекла под действием нагрузок. Для повышения прочности стекла применяют способы, основанные либо на уменьшении количества микротрещин снятием поверхностного трещиноватого слоя химическим травлением, либо на применении закалки или ионообменной обработки, вызывающих сжатие поверхностного слоя, которое препятствует разрушению стекла под действием растягивающих нагрузок.

Под твердостью понимают способность материала сопротивляться местным контактным воздействиям, например царапающим или режущим усилиям. От твердости стекла зависит его сопротивление различным видам механической обработки: шлифованию, резке, сверлению. Наиболее твердыми являются кварцевое стекло, стекла с большим количеством AL₂ O₃ или содержащие до 12% B₂ O₃.

Хрупкостью называют свойство материала мгновенно разрушаться при действии ударных нагрузок. Стекло относится к типично хрупким материалам и практически не испытывает пластической деформации, разрушаясь сразу, как только будет достигнут предел упругой деформации.

Хрупкость зависит от формы и размеров образца, а также от его термической обработки. Ввод в стекло таких оксидов, как В₂ О₃, Al₂ O₃, Mg O, повышает ударную прочность стекла, снижая его хрупкость.

Термические свойства.

Удельную теплоемкость определяют по количеству тепла, которое необходимо затратить для нагрева единицы массы стекла на 1 градус Цельсия. Она определяется скоростью нагрева и охлаждения стекла. При вводе в стекло оксидов тяжелых металлов PbO, BaO, и др. теплоемкость понижается. Напротив, при вводе Li₂O, BeO, MgO она повышается. Теплоемкость промышленных стекол при комнатной температуре составляет 300-1100Дж/(кг×°С) и увеличивается при повышении температуры.

Теплопроводность материала характеризуется коэффициентом теплопроводности, которым обозначают количество тепла, проходящее в единицу времени через две противоположные грани кубического сантиметра материала (стекла) при разности температур между гранями 1°С.

Стекло- материал с низкой теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности технических стекол составляет 0,71-1,34 Вт/(м×°С), что значит ниже коэффициента теплопроводности металлов. Низкая теплопроводность обуславливает особый характер нагрева и охлаждения стекла, при котором в стекле создается большая разность температур между внутренними и внешними его слоями. Наименьшей теплопроводностью обладает кварцевое стекло.

Расширение стекла при нагреве характеризуется отношением удлинения образца при нагреве на 1 °С к исходной длине образца и называется температурным коэффициентом линейного расширения α.

Температурный коэффициент линейного расширения- важнейшее свойства стекло, особенно электровакуумных, химико-лабораторных, медицинских, сортовых, электротехнических. Этот коэффициент в основном определяет способность стекла противостоять резким изменениям температуры, а также возможность получения надежных спаев стекла со стеклами других сплавов, керамикой, металлами.

Термической стойкостью называется способность стекла противостоять резким изменениям температуры. Она зависит от теплопроводности, температурного коэффициента линейного расширения и теплоемкости. Кроме того, термостойкость зависит от предела прочности стекла при растяжении и модуля упругости.

На термостойкость стеклянных изделий влияют их форма, размеры и толщина стенки. Общеизвестно, что такие, например, изделия, как граненые стаканы, выдерживают гораздо меньший перепад температур, чем тонкостенные стаканы, получаемые выдуванием. Многие виды стеклянных изделий. В частности посуда, химико-лабораторное стекло, колбы электроламп, постоянно испытывают резкие перепады температур. Поэтому подбирать составы стекла следует с обязательным учетом их термостойкости.