陶瓷材料對熱應力及熱震破壞的敏感性是限制其應用的主要因素之一。例如對很多高溫用途來說，結構性能符合結構在使用溫度下的要求，但是破壞往往是在較低的溫度下，發生在加熱和冷卻過程中。同樣地，當突然加熱或冷卻時，玻璃杯或茶杯會開裂，這是我們都熟悉的現象。另外還有許多實例是當溫度變化時產生合乎希望的應力，或者是溫度變化所引起的應力消除可能是有害的。所有這些不同的場合常常是作為孤立的問題來討論的。這里，我們先一般性地考慮溫度變化及其引起的應力問題，然后再考慮具體應用的情況。

在這些應用中，兩種有特定意義的應用與玻璃工藝有關。作為結構或光學用途的玻璃制品的退火以消除內應力為主要目的，可是有時卻可以利用所期望的殘余應力狀態來改善玻璃的性能。兩種應用都涉及討論熱震破壞時所采用的相同基礎知識。

什么是熱膨脹？

當固體材料的溫度上升時，其結構體積會因此而增加，這種現象稱為熱膨脹。受熱使得材料的動能增加，從而引發這一過程。

固體分子通常是緊密排列的，因此固體具有一定的結構形狀。隨著溫度的上升，分子開始以更快的速度振動，并相互推擠。這一過程使相鄰原子間的距離增大，引起固體發生膨脹，進而使固體結構的體積增大。

支架內部的溫度分布

熱膨脹產生熱應力

隨著結構體積的增加，固體單元會承受更高水平的應力。熱應力會對固體結構的強度和穩定性產生很大的影響，并可能使某些組件出現裂紋或斷裂。這些故障會破壞結構的整體設計，從而導致潛在的強度減弱和變形。

焊接殘余應力便是眾多例子中的一個。在焊接過程中，將金屬部件的表面熔化并將它們放在一起，這樣就能在部件之間形成黏接，當材料再次固化后，它們便會焊接在一起。焊接后的裝配結構在冷卻過程中，由于熱膨脹系數不同，某些焊接區域比其他區域的收縮更大，這就導致焊接區域內產生了殘余應力。

支架在外加溫度（紅色）作用下產生應力，在應力最大的區域，支架發生變形

淬火玻璃

玻璃的淬火就是將玻璃制品加熱到轉變溫度T，以上50~60 C，然后在冷卻介質中(淬火介質) 急速均勻冷卻(如風冷淬火、液冷淬火等)，在這過程中玻璃的內層和表面層將產生很大的溫度梯度，由此引起的應力由于玻璃的粘滯流動而被松弛，所以造成了有溫度梯度而無應力的狀態。

冷卻到最后，溫度梯度逐漸消除，松弛的應力即轉化為永久應力，這樣就造成了玻璃表面均勻分布的壓應力層。這種內應力的大小與制品的厚度、冷卻的速率和膨脹系數有關，因此認為薄玻璃和具有低膨脹系數的玻璃較難淬火淬火玻璃制品時，結構因素起主要作用;而淬火后玻璃制品時，則是機械因素起主要作用。用空氣作淬火介質時稱風冷猝火;用液體如油脂、硅袖、石蠟、樹脂、焦油等作淬火介質時稱液冷淬火。此外，還有用鹽類如硝酸鹽、鉻酸鹽、硫酸鹽等作為淬火介質。金屬淬火介質為金屬粉末、金屬絲軟刷等。

退火

退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻。目的是降低硬度，改善切削加工性；降低殘余應力，穩定尺寸，減少變形與裂紋傾向；細化晶粒，調整組織，消除組織缺陷。準確的說，退火是一種對材料的熱處理工藝，包括金屬材料、非金屬材料。而且新材料的退火目的也與傳統金屬退火存在異同。

退火的目的：

(1) 降低硬度，改善切削加工性

(2)降低殘余應力，穩定尺寸，減少變形與裂紋傾向；

(3)細化晶粒，調整組織，消除組織缺陷。

(4)均勻材料組織和成分，改善材料性能或為以后熱處理做組織準備。

在生產中，退火工藝應用很廣泛。根據工件要求退火的目的不同，退火的工藝規范有多種，常用的有完全退火、球化退火、和去應力退火等。

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