Le verre trempé est du verre traité par un processus de trempe (refroidissement rapide) en vue d'améliorer ses propriétés mécaniques. Le verre trempé est de deux à cinq fois plus résistant qu'un verre ordinaire.
Cette résistance du verre trempe est obtenue par passage du verre dans un four à plusieurs centaines de degrés lors de sa fabrication (trempe thermique). Il existe aussi un procédé chimique qui permet d'obtenir des effets similaires. On parle alors de trempe chimique.
Il s'agit de porter le verre à haute température en le passant dans un four, jusqu'à atteindre une température proche de son point de ramollissement (de 570 °C à 700 °C, en fonction de sa composition). Le verre est ensuite refroidi rapidement en surface, au moyen de jets d'air ou en le plongeant dans un bain (de silicone par exemple) à basse température. De la sorte, la partie extérieure de la feuille de verre refroidit avant la partie intérieure, ce qui induit des contraintes permanentes dans le verre : la zone centrale est mise en traction alors que les parties proches des faces de la feuille de verre sont soumises à des contraintes de compression . De ce fait, lorsque la feuille de verre est fléchie, les contraintes de compression superficielles doivent être compensées avant que ne puissent apparaître en surface des tensions de traction susceptibles d’entraîner la rupture du verre. Ce type de verre possède dès lors une résistance aux sollicitations d’origines mécanique et thermique supérieure à celle du verre recuit.
Ce procédé crée des contraintes de tensions en profondeur et de compression à la surface du verre, lui conférant des propriétés mécaniques supérieures, en termes de résistance aux chocs.
Le verre trempé thermiquement ne peut plus être retravaillé. Il ne peut plus être recoupé, façonné, ou percé. Il est donc important que l'usinage et la mise aux cotes définitives se fassent avant la trempe.
Lorsqu'un verre trempé thermiquement se casse (la trempe ne le rend pas incassable), il éclate en de nombreux petits morceaux (voir photo), ne présentant pas ou peu de parties tranchantes.
Le verre peut contenir des inclusions de sulfure de nickel (NiS). Ces inclusions ont une taille de l’ordre de quelques microns (µm) à quelques millimètres (mm) et présentent la particularité d’avoir une structure cristalline différente à basse et à haute température de sorte que leur volume est plus important à basse température. Si le verre subit un refroidissement lent (cas des verres recuits), toutes les particules de NiS ont le temps d’atteindre leur structure à basse température pendant le refroidissement du verre. Les variations de volume des inclusions peuvent être absorbées par l’état encore pâteux du verre; elles ne présenteront donc pas de danger pour le verre.
En revanche, dans le cas des verres trempés thermiquement, le NiS atteint sa structure stable à haute température au début de l’opération de trempe lorsque le verre est porté à environ 650 °C. Le refroidissement brutal qui suit ne laisse pas le temps au NiS d’atteindre sa structure stable à basse température avant que le verre ne soit entièrement solidifié. Sa transformation va donc se poursuivre à la température de service du verre et l’augmentation de volume qui y est liée peut alors provoquer la casse spontanée de la feuille de verre. Afin de limiter les risques de casse, un traitement appelé heat soak est réalisé dans certains cas; il consiste à placer le verre dans un four à un palier de température et pendant un temps déterminé, dans le but d’activer la réaction de transformation du NiS. La rupture éventuelle due à la présence de particules de NiS critiques se produira pendant ce traitement. En fonction de l’utilisation ultérieure du verre trempé thermiquement, le cahier des charges spécifiera s’il doit subir un traitement heat soak. Dans le cas d’utilisation en éléments structuraux (poutres VEA, VEC, …), tous les volumes doivent subir ce traitement.
Il s'agit d'un verre qui a subit un traitement thermiques semblables à la trempe thermique mais pour lequel le niveau de contraintes obtenu est inférieur à celui du verre trempé, car le refroidissement a été réalisé de manière plus lente.
Les verres durcis présentent des caractéristiques fondamentalement différentes de celles des produits de base dont il sont issus :
Le verre durci (appelé “renforcé à la chaleur” selon le en 1863 [21])
Il s’agit d’un verre qui a subi un traitement thermique semblable à la trempe thermique mais pour lequel le niveau de contraintes obtenu est inférieur à celui du verre trempé, car le refroidissement a été réalisé de manière plus lente.
