Сталинит — закаленное стекло

Сталинит — высокопрочный сорт стекла, получаемый в результате нагрева обычного листового стекла до температуры закалки (около 650—680 °C) и последующего быстрого и равномерного охлаждения всей поверхности. Нагрев производится таким образом, чтобы температура в каждой точке куска закаляемого стекла была одинаковой, что легко достигается помещением материала в печь, способную поддерживать нужный температурный режим. Куда более важным является охлаждение сформированной массы. Оно обязательно должно быть быстрым и равномерным для всей площади изделия. Как правило, для этих целей используют воздушное охлаждение — обдув холодным воздухом с обеих сторон закаляемой детали. Технология во многом сходна с закалкой металлов.

В результате закалки, в близких к поверхности слоях стекла образуются остаточные механические напряжения сжатия, которых нет у обычного стекла, изготовленного без принудительного быстрого охлаждения. Эти напряжения образуют по всей поверхности стекла тонкий слой, который многократно превышает по прочности внутреннюю часть изделия. Помимо увеличения механической прочности, сталинит более устойчив к царапинам, также обладает повышенной термостойкостью.

Но самое главное свойство — формирование множества мелких осколков (средняя фракция размерами около 5-7 мм.) с тупыми гранями при разрушении изделия. Закаленное стекло обладает высокой ударной вязкостью. В отличие от обычного стекла, которое зачастую при разрушении образует острые и травмоопасные грани (в результате расслоения материала под острыми углами), сталинит, высвобождая энергию напряжения, разрушается по кратчайшему пути — перпендикулярно площади изделия. Осколки сталинита не способны причинить серьезные травмы.

Сталинит — вид при разрушении

Благодаря повышенной механической прочности и безопасности при разрушении, сталинит используется практически во всех отраслях: в строительстве (стеклянные блоки, панорамные окна), в мебельной промышленности (двери и столешницы), в качестве стекол для всех типов транспорта, в медицине как термостойкая посуда и т.д.

Заинтересованность в специализированном стекле для автомобилей существовала в СССР еще до появления первых отечественных автозаводов. Так, всесоюзное общество «Автодор», боровшееся за автомобилизацию и дорожное строительство молодой страны Советов и основавшее журнал «За рулём», в первом же его номере (№1 1928 г.) затронуло тему небьющихся безопасных стёкол. В статье "Стекло, не дающее осколков" сообщалось, что "тройное стекло" (получаемое путем размещения между двух стекол целлулоидной пластинки и последующим химическим соединением такого пакета) уже в те годы использовалось в Америке и Западной Европе, хотя и было в три раза дороже обычного.

Изобретен сталинит был в СССР в 1934 году на профильном предприятии — заводе «Автостекло» (располагался в городе Константиновка Донецкой области), который в лучшие свои годы выпускал огромный ассортимент продукции — от полированного листового стекла и панелей для строительных нужд (стеклянные двери и перегородки, витрины и т.д.), до сферических стекол для прожекторов, параболических отражателей, триплекса и сталинита.

В автомобильной промышленности сталинит может быть использован в качестве боковых или заднего стекол, но не лобового. Закаленное стекло хоть и безопасное, всё же может повредить глаза водителя при аварии. Кроме того, при малейшем повреждении оно приходит в негодность, целиком покрываясь мелкой паутинкой трещин, что делает последующую эксплуатацию транспортного средства невозможной. Вместо него для производства лобовых стекол используют триплекс из незакалённого силикатного стекла.

В советской автомобильной промышленности сталинит начал использоваться практически сразу после его изобретения. Все автопредприятия страны взяли его на вооружение. Завод ЛАЗ не был в этом плане исключением. Сталинит был использован в качестве боковых стекол еще на самой первой серийной модели автобуса ЛАЗ-695.

В советской прессе было принято освещать последние достижения отечественной науки и техники. И появление такого революционного материала как сталинит тоже не осталось без внимания. Приводим полный текст статьи в рубрике "Новое в советской науке и технике" из издания "Магнитогорский металл" от 4 августа 1949 г., №92 (1476). Стилистика и орфография сохранены.

Стекло прозрачно, оно свободно пропускает световые лучи. Ему можно придавать любую форму. Предметы из стекла могут быть окрашены во всевозможные цвета.

Но наряду с многочисленными достоинствами стекло имеет весьма существенный недостаток. Оно непрочно. Достаточно небольшого удара, чтобы массивное изделие из стекла разлетелось вдребезги.

Руководствуясь указаниями гениального русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева, советские ученые приступили к исследованиям, поставив перед собой задачу получить прочное закаленное стекло.

Механические свойства стекла чрезвычайно интересны. На сжатие оно способно нести огромную нагрузку — десять тонн на квадратный сантиметр. Другими словами, если взять стеклянной кубик, каждая сторона которого равна пятнадцати миллиметрам, то такой кубик легко может выдержать тяжесть, груженого железнодорожного вагона, т.е. 25 тонн.

Однако сопротивление стекла на разрыв и изгиб в пятнадцать — двадцать раз меньше. Этим и объясняется его непрочность. А нельзя ли поднять сопротивление стекла на изгиб с тем, чтобы повысить общую прочность материала? К этому, в сущности, и сводится задача закалки.

Начались многочисленные опыты, которые вначале проходили под руководством видного советского ученого, академика Лазарева.

Настойчивость коллектива советских исследователей привела к успеху. Ими был создан новый замечательный материал, который получил название «сталинит». Он обладает всеми положительными качествами обычного стекла и не имеет его недостатков. Новый материал по прочности приближается к стали. Отсюда и произошло его наименование.

Если, например, на металлической цепи потолка укрепить кусок закаленного стекла толщиной всего лишь в десять миллиметров и к нему подвесить трактор, то брусок легко выдержит такую, казалось бы, невероятную, нагрузку.

Чем же объясняется столь поразительная прочность «сталинита»?

Во время закалки стекло нагревают в особых электропечах до температуры, при которой оно размягчается, и затем его быстро охлаждают. Изделие твердеет и, благодаря большой скорости охлаждения его поверхностный слой резко сжимается. Эта оболочка приобретает повышенную прочность и сохраняет в дальнейшем предмет от разрушения.

Сплошная оболочка из сильно сжатого стекла — вот основа прочности «сталинита». Подсчитано, что после закалки стекло становится прочнее на изгиб, по сравнению с обычным, не менее чем в пять — шесть раз.

«Сталинит» уже освоен нашими предприятиями и выпускается в широком масштабе. Его используют в различных отраслях промышленности, но особо важное значение он, бесспорно, имеет для транспорта. Закаленное стекло разрушается лишь при исключительно сильном ударе и то таким образом, что не дает острых осколков. Поэтому оно совершенно безопасно для пассажиров. Все автомашины марки «Победа» остеклены «сталинитом». Закаленное стекло применяется также в автомобилях «Москвич».

Уже начали изготовлять стеклянные блоки — пустотелые кирпичи из стекла. Такие блоки позволят создавать прозрачные стены промышленных предприятий. Это намного повысит освещенность цехов. В музеях, театрах и других общественных здания найдут широкое применение прозрачные перекрытия из стекла. Предполагается, что стеклянные блоки могут сыграть также важную роль при возведении высотных зданий Москвы.

Высокоустойчивый в термическом отношении «сталинит» позволил сразу же решить некоторые существенные задачи нашего хозяйства. Серьезную роль в восстановлении шахт Донбасса, разрушенных во время войны, сыграли шахтные лампы с закаленным стеклом.

Повышение термической устойчивости стекла позволяет шире использовать этот материал в быту. Небьющиеся и жароупорные стаканы, кофейники, сковородки уже изготовлены и испытаны. Изделия из «сталинита» можно ставить непосредственно на газовую горелку.

Волей советского человека один из важнейших материалов, производство которого известно на протяжении тысячелетий, приобрел новые ценные качества. Поговорка «хрупкий, как стекло» отходит в область преданий. Теперь скажут: «прочный, как «сталинит».

За разработку и освоение производства закаленного стекла «сталинит» начальнику лаборатории завода Георгию Петровичу Петрову, инженеру стеклозавода имени Горького Андрею Андреевичу Грачеву, научным сотрудникам Всесоюзного научно исследовательского института стекла Якову Матвеевичу Зильберштейну и Софье Григорьевне Лиознянской, бывшему директору завода «Автостекло» Ивану Михайловичу Емельянову, главному инженеру «Главтехстекло» Серафиму Максимовичу Бреховских, доценту Ленинградского технологического института им. Ленсовета Михаилу Сергеевичу Казанскому присуждена Сталинская премия.