钢材加工硬化
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加工硬化
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加工硬化
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机械工程系—金属切削原理与机床
1、加工硬化的定义 2、加工硬化的原因 3、培莱赫许关系 4、硬化曲线 5、面心立方金属和体心立方金属的应变硬化特点 6、影响应变硬化的因素 7、加工硬化 优缺点 8、应用实例
加工硬化
机械工程系—金属切削原理与机床
加工硬化
机械工程系—金属切削原理与机床
6、影响应变硬化的因素
变形温度----温度越高，屈服极限越低，硬化速率越小 变形速度----增加变形速度相当于降低温度，在高速变形时
例如金属爆炸成形可以使钢材的屈服极限提高一 倍，硬度显著增加延伸率减少50%，脆性转变温 度升高，材料变脆。在普通拉伸试验范围内变形 速度对拉伸曲线影响不大。 晶粒度-----晶粒越细，屈服极限和硬度越高，面心立方、密 排六方金属，晶粒越细硬化越快；体心立方晶体 硬化曲线形状主要取决于间隙式杂质元素 合金元素---使材料屈服极限和硬化速率提高，延长硬化阶段 也容易使金属变脆。
不同晶格类型的单晶体拉伸曲线
体心单晶体 在合适 的纯度、位向、应变 速率、形变温度下也 可以看到上述三个阶 段的加工硬化特征， 而密排六方的单晶体 的滑移系少，位错的 交截作用弱，加工硬 化率小，没有明显的 三个阶段的特征。
加工硬化
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5、面心立方金属和体心立方金属的应变硬化特点
谢谢大家
加工硬化
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赫昇科技
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机械工程系—金属切削原理与机床文章内容来源于网络，如有侵权请联系我们删除。
用途:适用于采用冷镦成型工艺生产互换性高的标 准件用钢。采用冷镦成型生产的标准件有螺钉、 销钉、螺栓、螺母等紧固件。
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2.优质结构钢冷拉钢材(GB/T3078--2008)
• 优质结构钢冷拉钢材是指一种按照冷拉钢 材的尺寸、外形及答应偏差应符合 GB/T905的规定制定的钢材。
1、加工硬化的定义 金属材料在冷加工塑性变形时强度和硬
度升高，而塑性和韧性降低，同时流变应力随应 变的增加而增加的现像，就是加工硬化，又称冷 作硬化。
加工硬化
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2、加工硬化的原因
金属在塑性变形时，位错密度不断增加， 位错间的交互作用不断增强，出现位错的缠结， 因而使位错的运动越来越困难。
1)多晶体面心立方金属的变形硬化特点：屈服极限 比较低，往往低于其他晶体；硬化速率比较高， 往往高于其他晶体；延伸率高，也就是塑性好； 且不发生脆性解理断裂。
2)体心立方金属的硬化特点：有一个明显的屈服点， 当应力低于上屈服点σsu，只有弹性形变；应力超 过上屈服极限σsu，突然发生显著的塑性形变，继 续发生塑性形变所需要的应力迅速减小到下屈服 极限σsl。外加应力恒定在下屈服极限试样继续伸 长，到第三阶段试样开始发生明显硬化。
引起加工硬化的机制有： 位错的塞积、位错的交割形成 不易或不能滑移的割阶或位错缠 结、由位错反应形成的不能滑移 的固定位错、易开动的位错源不 断消耗等。
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有利的一面是，它可提高金属的强度、硬度和耐 磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强 度的纯金属和某些合金尤为重要。
冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等，就是利用冷 加工变形来提高其强度和弹性极限。
坦克和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁 路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐 磨性的。
加工硬化
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8、应用实例
1.冷镦钢(GB/T6478---2001)
• 冷镦是在室温下采用一次或者多次冲击加 载生产金属材料的工艺。
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由此我们不难看出，在退火之后钢材的抗拉强度 有了较为明显的下降。可以认为经过冷镦这种处 理工艺，材料得到了加工硬化。
因而需在加工过程中安排中间退火，通过加热消 除其加工硬化。
在切削加工中使工件表层脆而硬，从而加速 刀具磨损、增大切削力等。
加工硬化虽能提高金属的强度性能，但它并不是工 业广泛应用的强化方法。因为它受到两个限制
一、化
二、由于硬化会引起金属脆化，对于本来就很脆的 金属，一般不宜利用应变硬化来提高强度性能。
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7、加工硬化的优缺点 加工硬化在某些情况下可提高工件的耐磨性
和疲劳强度，但常伴随大量细微裂纹出现，降低 抗冲击能力。
另外，加工硬化也能使后道工序切削加工困难， 使刀具磨损严重。
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加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。 在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动，
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一一对比退火前后的抗拉强度关系，我们不难看 出，在冷拉之后钢材的抗拉强度有了显著的提高。 可以认为经过冷拉这种处理工艺，材料同样得到 了加工硬化。
用途：机械设备、电器产品部件、家具、金属 器具、小五金零配件等。
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6、影响应变硬化的因素
变形温度----温度越高，屈服极限越低，硬化速率越小 变形速度----增加变形速度相当于降低温度，在高速变形时
例如金属爆炸成形可以使钢材的屈服极限提高一 倍，硬度显著增加延伸率减少50%，脆性转变温 度升高，材料变脆。在普通拉伸试验范围内变形 速度对拉伸曲线影响不大。 晶粒度-----晶粒越细，屈服极限和硬度越高，面心立方、密 排六方金属，晶粒越细硬化越快；体心立方晶体 硬化曲线形状主要取决于间隙式杂质元素 合金元素---使材料屈服极限和硬化速率提高，延长硬化阶段 也容易使金属变脆。
不同晶格类型的单晶体拉伸曲线
体心单晶体 在合适 的纯度、位向、应变 速率、形变温度下也 可以看到上述三个阶 段的加工硬化特征， 而密排六方的单晶体 的滑移系少，位错的 交截作用弱，加工硬 化率小，没有明显的 三个阶段的特征。
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2.优质结构钢冷拉钢材(GB/T3078--2008)
• 优质结构钢冷拉钢材是指一种按照冷拉钢 材的尺寸、外形及答应偏差应符合 GB/T905的规定制定的钢材。
1、加工硬化的定义 金属材料在冷加工塑性变形时强度和硬
度升高，而塑性和韧性降低，同时流变应力随应 变的增加而增加的现像，就是加工硬化，又称冷 作硬化。
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2、加工硬化的原因
金属在塑性变形时，位错密度不断增加， 位错间的交互作用不断增强，出现位错的缠结， 因而使位错的运动越来越困难。
1)多晶体面心立方金属的变形硬化特点：屈服极限 比较低，往往低于其他晶体；硬化速率比较高， 往往高于其他晶体；延伸率高，也就是塑性好； 且不发生脆性解理断裂。
2)体心立方金属的硬化特点：有一个明显的屈服点， 当应力低于上屈服点σsu，只有弹性形变；应力超 过上屈服极限σsu，突然发生显著的塑性形变，继 续发生塑性形变所需要的应力迅速减小到下屈服 极限σsl。外加应力恒定在下屈服极限试样继续伸 长，到第三阶段试样开始发生明显硬化。
引起加工硬化的机制有： 位错的塞积、位错的交割形成 不易或不能滑移的割阶或位错缠 结、由位错反应形成的不能滑移 的固定位错、易开动的位错源不 断消耗等。
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•
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有利的一面是，它可提高金属的强度、硬度和耐 磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强 度的纯金属和某些合金尤为重要。
冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等，就是利用冷 加工变形来提高其强度和弹性极限。
坦克和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁 路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐 磨性的。
加工硬化
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8、应用实例
1.冷镦钢(GB/T6478---2001)
• 冷镦是在室温下采用一次或者多次冲击加 载生产金属材料的工艺。
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机械工程系—金属切削原理与机床
由此我们不难看出，在退火之后钢材的抗拉强度 有了较为明显的下降。可以认为经过冷镦这种处 理工艺，材料得到了加工硬化。
因而需在加工过程中安排中间退火，通过加热消 除其加工硬化。
在切削加工中使工件表层脆而硬，从而加速 刀具磨损、增大切削力等。
加工硬化虽能提高金属的强度性能，但它并不是工 业广泛应用的强化方法。因为它受到两个限制
一、化
二、由于硬化会引起金属脆化，对于本来就很脆的 金属，一般不宜利用应变硬化来提高强度性能。
加工硬化
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7、加工硬化的优缺点 加工硬化在某些情况下可提高工件的耐磨性
和疲劳强度，但常伴随大量细微裂纹出现，降低 抗冲击能力。
另外，加工硬化也能使后道工序切削加工困难， 使刀具磨损严重。
加工硬化
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加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。 在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动，
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一一对比退火前后的抗拉强度关系，我们不难看 出，在冷拉之后钢材的抗拉强度有了显著的提高。 可以认为经过冷拉这种处理工艺，材料同样得到 了加工硬化。
用途：机械设备、电器产品部件、家具、金属 器具、小五金零配件等。
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