Стекло

Если сгибать стеклянную пластинку, то, как легко себе представить, на ее выпуклой поверхности возникнут растягивающие усилия, а на вогнутой — сжимающие. Поэтому слой стекла, находящийся на выпуклой стороне, окажется в положении очень опасном: именно на этом слое появятся первые трещинки, которые при дальнейшем изгибании будут разрастаться в глубину и приведут к разрушению пластинки. Сжатый же слой стекла, расположенный на вогнутой стороне, находится вне опасности, так как стекло прекрасно сопротивляется сжатию.

Отсюда ясно, что для придания большей прочности стеклянному бруску нужно постараться воспрепятствовать возникновению в нем при изгибании значительных растягивающих напряжений. Это можно сделать, искусственно создав на его поверхности путем закалки избыток сжимающих напряжений. Тогда при изгибании бруска на его выпуклой поверхности растягивающие напряжения начнут возникать не сразу, а сперва будут постепенно ослабевать сжимающие напряжения, затем наступит момент, когда не будет никаких напряжений, и лишь после этого, когда брусок уже будет сильно согнут, начнут возникать растягивающие напряжения, создавая все большую и большую опасность разрушения бруска.

Все, что было сказано о стеклянном бруске, приложимо в большей или меньшей степени ко всякому другому стеклянному изделию, и, таким образом, мы приходим к выводу, что посредством должным образом проведенной закалки можно значительно повышать прочность стеклянных изделий. На практике этим широко пользуются.

Приведем несколько примеров. Существуют так называемые «водомерные» стекла, служащие для определения уровня воды в котлах высокого давления и представляющие собой бруски шириной пальца в два и длиной до одного метра. Такие стекла должны быть особенно механически и термически прочными, поскольку они находятся под давлением пара до 100 атмосфер и испытывают резкие температурные скачки. Обычно их изготовляют из стекла особого состава и подвергают сильной закалке. Чтобы убедиться, насколько в данном случае закалка повышает механическую прочность водомерного стекла, можно проделать следующий опыт: надев кожаную рукавицу и взяв брусок за одни конец, надо со всего плеча ударить другим концом по железной балке. Мы убедимся, что такое испытание всегда протекает без причинения вреда этой сверхпрочной стеклянной трости.

Второй показательный пример эффективности закалки можно видеть в производстве так называемого «сталинита» — автомобильного стекла повышенной прочности, которое при разрушении не дает острых осколков, а распадается на округлые мелкие горошинки. Такой эффект достигается при обдувании холодным воздухом листов стекла, накаленных до размягченного состояния. Обычно принято демонстрировать упругие качества подобного стекла фотографией: двое мужчин качаются на стеклянном листе, положенном своими концами на два стула. Это — достаточно убедительно.

И, наконец, последний пример. Очень популярен термин «небьющееся» стекло. Обыкновенно второй или третий вопрос, который задают при встрече стекольщику, касается небьющегося стекла. В больших городах можно иногда встретить человека, торгующего изделиями из стекла особого качества. Он, в целях рекламы, смело бросает на каменную мостовую стакан, который не разбивается, а только подпрыгивает. Этот стакан, конечно, скоро покупается, как чудо, за дорогую цену.

Отчего же не делают все стеклянные изделия такими же прочными?

А дело вот в чем: закалка как средство повышения механической прочности стекла есть орудие обоюдоострое. Результат зависит от формы изделия, и чем она сложнее, тем результат менее надежен. Если можно говорить, что при закалке таких простых по геометрической форме тел, как водомерные стекла и листы автомобильного стекла, безотказно получается положительный результат, то при закалке, например, посуды даже столь простой формы, как стакан или бутылка, никогда нельзя ручаться за благополучный исход, и всегда может образоваться в каком-нибудь месте этого изделия неблагоприятное расположение напряжений, которое вызовет понижение прочности изделия и даже может разорвать его в процессе самой закалки.

Наконец нужно добавить, что всякое закаленное изделие очень чувствительно к механическому повреждению поверхности. Иногда достаточно ничтожной царапины от песчинки, приставшей к мочалке, чтобы изделие со взрывом разлетелось на мелкие осколки.

Ненадежность результатов при закалке изделий сложной формы ограничивает использование этого приема для массового изготовления сверхпрочной посуды, однако это не мешает демонстрировать результаты отдельных удачных случаев, что всегда вызывает большой интерес у зрителей.

На этом мы заканчиваем изложение кратких сведений о стекле, его свойствах и способах приготовления, без чего понимание дальнейшего материала было бы затруднено.