材料加工與製造
冷加工(cold working)
冷加工是指在金屬的再結晶溫度以下(通常是室溫)使它變形,於是你造成的損傷會保留下來。把迴紋針來回彎折:彎折處變得更硬、更難再動,最後折斷。這種變硬就是冷加工的作用。由於金屬無法長出新晶粒自我修復,每一分變形都堆積起差排,互相糾纏、卡住彼此,於是金屬變強變硬,但斷裂前能伸展的能力變差。
其量以冷加工率表示,即斷面的縮減比例:%CW =(A0 減 Af)除以 A0,再乘 100。把一根棒料從 10 mm 抽拉到約 7 mm 直徑,斷面約減半,即約 50% 冷加工,出來時明顯更強更硬,但延性大減。冷軋、冷抽線材、沖壓都用到這一點。由於沒有氧化皮、也沒有熱收縮,冷加工還能得到光滑表面與緊密尺寸。
誠實的取捨是經典的強度-延性交換:你無法永無止盡地冷加工,因為金屬會耗盡延性而開裂。所以大量冷加工會分段進行,中間插入退火(加熱使其再結晶並軟化)以恢復延性後再繼續。冷加工也會鎖入殘留應力,日後可能使零件翹曲,或在不利環境中引發應力腐蝕開裂。強化總是有代價的。
銅線以冷抽製造:在室溫下拉過一連串越來越小的模孔,提高其強度與硬度、同時降低延性,因此大量抽拉之間必須退火,否則會開裂。
冷加工藉糾纏差排來強化,而且總是以延性為代價。
冷加工能強化,但會耗損延性並鎖入殘留應力;開裂前有其極限,這正是大量冷加工需要中間退火的原因。
又稱
另見