何谓加工硬化,产生的原因是什么,有何利弊
加工硬化就是随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬度指标都有所提高,但塑性、韧性有所下降。
产生的原因:金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。
好处:加工硬化是强化金属(提高强度)的方法之一,对纯金属以及不能用热处理方法强化的金属来说尤其重要。例如可以用冷拉、滚压和喷丸等工艺,提高金属材料、零件和构件的表面强度;
或者零件受力后,某些部位局部应力常超过材料的屈服极限,引起塑性变形,由于加工硬化限制了塑性变形的继续发展,可提高零件和构件的安全度;
坏处:加工硬化提高了变形抗力,给金属的继续加工带来困难。如冷拉钢丝,由于加工硬化使进一步拉拔耗能大,甚至被拉断,因此必须经中间退火,消除加工硬化后再拉拔。又如在切削加工中会使工件表层脆而硬,在切削时增加切削力,加速刀具磨损等。
影响表面层加工硬化的因素如下:
1、切削力。切削力越大,塑性变形越大,硬化程度也越大,硬化层深度也越大。因此,增大进给量切削深度和减小前角,都会增丈切削力,使加工硬化严重。
2、切削温度。切削时产生的热最会对工件的表面层硬化产生软化作用,因此切削温度越高,表面层的加工硬化回复程度就越大。
3、变形速度(切削速度)。变形速度很快时,工件接触时间短,塑性变形不充分,因此硬化程度将降低。
4、工件材料硬度低、塑性大时切削加工的表面层加工硬化现象严重。
金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是,金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。
加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动,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。又如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。但有利的一面是,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。如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。又如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。
金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是,金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。
加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动,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。又如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。但有利的一面是,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。如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。又如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。