差排與強化機制
冷加工(cold work)
冷加工是指在金屬處於低溫時(低於它會自行再軟化的溫度)用塑性變形來成形它。在室溫下輥軋鋼板、把線材拉過模具、沖壓車身鈑件、彎折支架:全都是冷加工。由於金屬癒合的速度趕不上你變形它的速度,冷加工便成為觸發加工硬化、把強度鎖進零件裡的實用手段。
工程師用金屬損失了多少截面的百分比來衡量它被冷加工的程度:冷加工百分比 = (A_0 - A_d) / A_0 times 100,其中 A_0 是原始截面積,A_d 是變形後的截面積。把 10 mm 厚的板輥軋到 6 mm,你就有 (10 - 6)/10 = 40% 的冷加工(在平板輥軋中以厚度代替截面積)。冷加工百分比愈高,堆積的差排愈多,所以強度與硬度愈高,而剩下的延性愈低。這三個量對冷加工百分比作的圖,是標準的設計資料。
好處是不需合金化就能得到強度與精度,而且表面乾淨、尺寸精準,因為沒有熱來讓零件生鏽皮或變形。壞處是延性會用完:超過某個冷加工百分比後,再逼下去金屬就會裂,所以必須退火把它重設回柔軟,才能繼續成形。冷加工也會留下殘餘應力與方向性性質(織構),在使用時可能有影響。
一根黃銅棒從直徑 12.7 mm 抽拉到 10.2 mm,截面積分別約為 127 與 82 mm^2,所以冷加工百分比 = (127 - 82)/127 x 100 = 約 35%,足以讓它的強度大約加倍,並把延性削到退火值的一小部分。
冷加工百分比把變形量與你能直接從設計圖表讀到的強度、延性連在一起。
冷與熱是相對於再結晶溫度來定義的,而非相對於室溫;在 20 度 C 加工鉛其實是熱加工(鉛在室溫以下就再結晶),而在 400 度 C 加工鋼卻仍是冷加工。
又稱
另見