加工硬化簡介1

1、加工硬化簡介workhardening加工硬化原理金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時強(qiáng)度和硬度升高,而塑性和韌性降低的現(xiàn)象。又稱冷作硬化。產(chǎn)生原因是，金屬在塑性變形時，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力等。加工硬化的程度通常顯微硬度的比值和硬化層深度來表示。用加工后與加工前表面層加工硬化金屬之所以能變形就是由于位錯能滑動移（最主要）和攀升（較少）以及晶體的孿生。因而決定金屬能變形的能力就是（晶體結(jié)構(gòu)中位錯能滑移決定）。一旦位錯塞集/糾纏就變成了不可動位錯，需要增加應(yīng)力以開動其它的可動位錯。如果金屬本身可動的位錯很少那么很容易加工硬化。為此先介紹一下三

2、種常見晶體結(jié)構(gòu)的滑移系（滑移系的多少和層錯的大小決定了金屬變形的難易）：面心立方金屬的滑移面為111,共四組，包含三個滑移方向，共有12個滑移系。密排六方金屬滑移面為（0001），滑移方向為,每組滑移面包含2個滑移方向，故也有12個滑移系。密排六方金屬滑移系少，滑移過程中，可能采取空間位向少，故塑性差。體心立方金屬的移系較多故比密排六方結(jié)構(gòu)金屬塑性好。但其滑移面原子密排程度不如面心立方（導(dǎo)致本身層錯能較高），滑移方向的數(shù)目也少于面心立方，故體心立方金屬不如面心立方金屬塑性好。從而顯而易見，面心立方易于加工，加工不易硬化。當(dāng)然除了金屬本身的空間結(jié)構(gòu)外，金屬材料晶粒的大小，雜質(zhì)的多少，溫度的高低都

3、會影響其加工硬化性能，但究其最終原因來說都是由于材料位錯移動難易程度決定。對金屬進(jìn)行軋制時金屬就會加工硬化，軋制的道次越多，每道次的變形量越大，那么加工硬化就越明顯。但是軋制后一般會通過熱處理來改善金屬的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，但并不是說所有的金屬才來都會在軋制后進(jìn)行熱處理來消除加工硬化，因為有時候加工硬化對我們要使用金屬材料的力學(xué)性能是有利的，比如有些鋼絲繩。在切削加工中使工件表層脆而硬，從而加速刀具磨損、增大切削力等。但有利的一面是，它可提高金屬的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。以低碳鋼拉伸的應(yīng)力一應(yīng)變（。-）圖為例（見圖）。當(dāng)載荷超過屈服階段后，進(jìn)入強(qiáng)化階段,到某點K卸載時，應(yīng)力不沿加載原路線返回，而是沿著

4、基本平行于oa的直線下降,產(chǎn)生塑性變形oo1。再加載時，應(yīng)力沿oik上升,過k點后繼續(xù)產(chǎn)生塑性變形，此時屈服極限已由aS提高到。如此反復(fù)作用，每循環(huán)一次都產(chǎn)生一次新的塑性變形，并提高強(qiáng)度指標(biāo)。但隨著循環(huán)次數(shù)的增加，加工硬化逐漸趨于穩(wěn)定。這種加工硬化現(xiàn)象可解釋為：在塑性變形時晶粒產(chǎn)生滑移，滑移面和其附近的晶格扭曲，使晶粒伸長和破碎，金屬內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力等，因而繼續(xù)塑性變形就變得困難，引起加工硬化。這種現(xiàn)象受到構(gòu)成金屬基體的元素性質(zhì)、點陣類型、變形溫度、變形速度和變形程度等因素影響。加工硬化可由真正應(yīng)力-應(yīng)變曲線來描述。在機(jī)械工程中的作用經(jīng)過冷拉、滾壓和噴丸（見表面強(qiáng)化）等工藝，能顯著提高金屬材料

5、、零件和構(gòu)件的表面強(qiáng)度；B&S轅化址揮過牧樂童底Fifij3Pitrtw出CnMrmeitt加工硬化零件受力后，某些部位局部應(yīng)力常超過材料的屈服極限，引起塑性變形，由于加工硬化限制了塑性變形的繼續(xù)發(fā)展，可提高零件和構(gòu)件的安全度；可以改進(jìn)低碳鋼的切削性能，使切屑易于分離。但是加工硬化也給金屬件進(jìn)一步加工帶來困難。如冷拉鋼絲，由于加工硬化使進(jìn)一步拉拔耗能大，甚至被拉斷，因此必須經(jīng)中間退火，消除加工硬化后再拉拔。又如在切削加工中，加工硬化使工件表層脆而硬，再切削時增加切削力，加速刀具磨損等。Actions:現(xiàn)暫無G20Cr2Ni4A滲碳淬火后車削加工硬化資料，建議技術(shù)部以后搜集一些加工后與加工前表面層硬度的比值及變化值，并與客戶反饋信息（壽命，耐疲勞剝落，裂紋和斷裂，