Hvorfor hærder man glas?
Styrken øges ved hærdning
I glas forekommer der ingen ændring under belastning. I glas sker der ingen plastisk deformation, da glas kun har elastisk deformation helt op til bruddet. Spændingskurven for glas udviser næsten perfekt linearitet og dermed direkte proportionalitet mellem spænding og forlængelse. Mange andre materialer udviser først en lineær elastisk deformation, men over et vist spændingsniveau også en plastisk deformation. Således kan de fleste materialer modstå store deformationer uden at bryde. Glas bryder med sprødt brud.
Læs om Termisk hærdet sikkerhedsglas.
Griffith-revner
Glasoverfladen indeholder et stort antal mikrosprækker, såkaldte Griffith-revner. Revnerne opstår når glasset fremstilles og under den videre håndtering og brug. Selv den skårne glaskant kan have revner, som kan udgøre brudanvisninger. Under Belastning og uheldige forhold kan en af disse revner komme til at udgøre en brudanvisning.
Sprækkedybden på en Griffith-revne er almindeligvis omkring 0,1 mm eller mindre, men dybe sprækker på op til 0,25 mm kan forekomme. Ved belastning af glasset sker en markant spændingskoncentration ved sprækkespidserne. Belastningskoncentrationen er direkte proportional med dybden af revnen og omvendt proportional med sprækkens omfang. Dette kan give en trækspænding i revnespidsen, som overskrider styrken af atombindingerne.
Hærdet glas
Griffith-revnerne i glasoverfladen reducerer glassets styrke væsentligt. Ved at tilføre en trykspænding i hele overfladen af glaspladen, kan revnernes negative indflydelse på bøjning eller trækstyrke reduceres.
Der er to grundlæggende principper for denne forspænding i glasoverfladen; termisk hærdning og kemisk hærdning. Den mest anvendte er termisk hærdning.
Ved kemisk hærdning af glas kan man opnå en hårdere overflade og dermed få en mere ridsebestandigt overflade end på det uhærdede glas.
Hverken ved termisk eller kemisk hærdning forandres glassets elasticitet. Hærdet og normal floatglas med samme tykkelse bøjes lige så meget ved ens belastning. Det hærdede glas kan dog bøjes meget mere, før det går i stykker på grund af den indbyggede forspænding.
I beskrivelsen i denne artikel er det forudsat at glasset er et basisprodukter af kalk-soda-silikatglas.
