Processo de formação da camada de tensão compressiva em vidro fisicamente temperado
Pré--tratamento de aquecimento: o vidro recozido comum é aquecido uniformemente de 50 a 60 graus acima de sua temperatura de transição vítrea (Tg)-aproximadamente 620 a 700 graus -, levando o vidro a um estado viscoelástico e deformável e aliviando quaisquer tensões residuais internas pré-existentes.
Resfriamento/resfriamento rápido: ar frio de alta-pressão é soprado uniformemente em ambas as superfícies do vidro simultaneamente. A temperatura da superfície cai drasticamente, fazendo com que a camada superficial esfrie, contraia e solidifique primeiro. Neste estágio, a camada interna permanece em um estado viscoso de alta-temperatura, permitindo que as tensões geradas pela contração da superfície relaxem completamente através do fluxo viscoso da camada interna.
Contração restrita criando estresse: À medida que o vidro continua a esfriar até a temperatura ambiente, a camada interna esfria e começa a contrair em volume. No entanto, uma vez que a camada superficial já solidificou completamente e não pode contrair-se de forma síncrona, a contração da camada interna é limitada pela rigidez da superfície endurecida. Em última análise, isso resulta na formação de uma camada de tensão de compressão permanente e uniformemente distribuída na superfície, com uma camada de tensão de tração correspondente formada no interior para manter o equilíbrio.
Processo de formação da camada de tensão compressiva em vidro quimicamente temperado
Ambiente de troca iônica-de baixa temperatura: o vidro é imerso em uma solução de sal alcalino fundido a aproximadamente 400 graus. Como esta temperatura está abaixo da temperatura de transição vítrea, o vidro não sofre deformação macroscópica.
Substituição e aglomeração de íons-grandes: íons de sódio menores (ou íons de lítio) na camada superficial do vidro são trocados por íons de potássio maiores da solução salina; os íons de potássio maiores incorporam-se nas vagas iônicas existentes na superfície do vidro.
Efeito de aglomeração gerando tensão compressiva: O grande volume de íons de potássio cria um efeito de "aglomeração" ou "enchimento" na camada superficial. Esta diferença de volume entre os íons alcalinos gera tensão compressiva; a extensão da troca iônica e a profundidade da camada de troca determinam diretamente a espessura da camada de tensão compressiva e a magnitude da tensão compressiva.