Como a tensão superficial compressiva no vidro temperado melhora sua resistência ao impacto e ao choque térmico?

A tensão superficial compressiva no vidro temperado aumenta significativamente sua resistência ao impacto e ao choque térmico, tornando-o muito mais forte e durável do que o vidro não temperado ou recozido. Veja como funciona:

Resistência ao impacto:
Compressão e resistência da superfície:
Durante o processo de têmpera, o vidro é aquecido a uma temperatura elevada (cerca de 620-700°C) e depois rapidamente arrefecido (extinguido) com jactos de ar frio. Este resfriamento rápido faz com que as camadas externas do vidro solidifiquem mais rapidamente do que as camadas internas, criando tensões de compressão na superfície e tensões de tração no interior.
Efeito resultante: A tensão de compressão na superfície atua como uma barreira contra fissuras. Quando o vidro temperado é atingido, a tensão de compressão ajuda a prevenir a propagação de fissuras porque a superfície é comprimida e tem menos probabilidade de quebrar.
Resistência ao Impacto: Isto significa vidro temperado é muito mais resistente à quebra sob impacto. Mesmo quando a força é aplicada à superfície, a tensão de compressão evita que o vidro se quebre facilmente. Se se formarem fissuras, estas tendem a ser pequenas e rombas, reduzindo o risco de ferimentos em comparação com o vidro tradicional, que pode partir-se em fragmentos pontiagudos.

Resistência ao choque térmico:
Resfriamento Diferencial:
O processo de têmpera cria um diferencial de temperatura entre a superfície e o núcleo do vidro. A superfície esfria e contrai mais rapidamente do que as camadas internas, levando a um acúmulo de tensão de compressão na superfície e tensão de tração no núcleo.
Equilíbrio de tensão térmica: O vidro, como a maioria dos materiais, expande quando aquecido e contrai quando resfriado. Se um pedaço de vidro for exposto a uma rápida mudança de temperatura (choque térmico), as camadas internas querem se expandir ou contrair mais do que as camadas externas.
A compressão protege contra choque térmico: No vidro temperado, a tensão superficial compressiva resiste a essas forças internas. Se o vidro for submetido a uma mudança repentina de temperatura (por exemplo, respingos de água quente em uma janela fria), a tensão de compressão ajuda a evitar que o vidro rache. A tensão de tração interna (que normalmente tornaria o vidro mais suscetível a rachaduras sob tensão térmica) é neutralizada pela compressão da superfície. É por isso que o vidro temperado pode suportar diferenças de temperatura muito mais elevadas (muitas vezes 3 a 4 vezes maiores que as do vidro recozido) sem rachar.

Durabilidade geral aprimorada:
A combinação de compressão superficial e tensão interna torna o vidro temperado mais tenaz e resistente ao estresse físico e térmico. Ele é capaz de absorver e distribuir o estresse com mais eficiência, o que o torna ideal para uso em aplicações onde a resistência ao impacto e a capacidade de lidar com flutuações de temperatura são críticas, como em janelas de carros, portas de fornos e box de chuveiros.