M5 Templado Térmico y Templado Químico

Tópico

La resistencia práctica de este vidrio, la misma que ya limitan sus defectos superficiales según describe otro modelo de este conjunto, puede aumentarse deliberadamente sin necesidad de eliminar esos defectos ni de modificar la resistencia teórica de cohesión de sus propios enlaces: basta con inducir, en la superficie de este vidrio, un esfuerzo compresivo superficial que ese defecto tenga que superar antes de que la grieta que podría iniciar en él llegue a abrirse bajo tracción neta. Que este esfuerzo compresivo superficial deba superarse primero, antes de que un defecto superficial quede efectivamente bajo tracción, hace que la resistencia aparente de este vidrio aumente, aunque ni sus defectos ni su resistencia teórica de cohesión hayan cambiado en absoluto.

Ese esfuerzo compresivo superficial puede inducirse, en primer lugar, mediante el templado térmico: un enfriamiento rápido y controlado de la superficie de este vidrio, todavía caliente, que hace que esa superficie se contraiga y se rigidice antes que el interior del vidrio, todavía caliente y todavía capaz de fluir. Que la superficie se contraiga y se rigidice antes que ese interior hace que, cuando el interior finalmente se enfríe y también intente contraerse, quede restringido por una superficie que ya no puede acompañarlo, y que ese desajuste deje, precisamente, a la superficie bajo un esfuerzo compresivo superficial permanente.

Ese mismo esfuerzo compresivo superficial puede inducirse, alternativamente, mediante el templado químico: un intercambio iónico en el que los iones de sodio, más pequeños, presentes cerca de la superficie de este vidrio, se reemplazan por iones de potasio, más grandes, provenientes de un baño salino en el que se sumerge el vidrio. Que estos iones de potasio, más grandes, ocupen el lugar que antes ocupaban esos iones de sodio, más pequeños, dentro de la misma red, hace que esa región cercana a la superficie intente ocupar más volumen del que tenía antes, y que, al quedar restringida por el vidrio que la rodea, quede bajo ese mismo esfuerzo compresivo superficial. Que este intercambio iónico se sostenga durante más tiempo hace que alcance una profundidad de capa de intercambio iónico mayor, extendiendo ese esfuerzo compresivo superficial más hacia el interior del vidrio.

Sea cual sea el proceso, térmico o químico, que lo haya inducido, este esfuerzo compresivo superficial no puede existir sin una contrapartida: dado que el vidrio en su conjunto debe permanecer en equilibrio de esfuerzos, ese mismo esfuerzo compresivo superficial se equilibra con una tensión de núcleo, una zona de esfuerzo de tracción que ocupa el interior del vidrio, por debajo de la capa comprimida en la superficie. Que el esfuerzo compresivo superficial sea mayor, en la capa exterior, hace que la tensión de núcleo correspondiente, en el interior, también sea mayor, para que el balance de esfuerzos entre ambas zonas se mantenga.

Por eso este modelo, con la resistencia aparente y el esfuerzo compresivo superficial con los que se abrió, deja claro que este mecanismo aumenta únicamente esa resistencia aparente de este vidrio, y no su resistencia teórica de cohesión, que ya establece, sin ningún templado de por medio, otro modelo de este conjunto. Que este esfuerzo compresivo superficial y su tensión de núcleo asociada queden congelados dentro del vidrio hace que otro modelo distinto de este conjunto pueda medirlos, sin destruir la pieza, mediante birrefringencia fotoelástica, confirmando si el templado alcanzó la magnitud y la distribución de esfuerzo residual que se buscaba; y hace, además, que esa misma zona de tensión de núcleo sea, precisamente, el origen de otro modelo más de este conjunto, el que describe la fractura espontánea que puede producir, dentro de esa zona, la expansión de una inclusión atrapada en el vidrio.

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