材料加工與製造

熱加工(hot working)

熱加工是指在金屬夠熱、能像你破壞它一樣快地自我修復時對它塑形。當你使金屬變形,會在其中塞滿糾纏的差排使它變硬,但在某個溫度以上,金屬會在變形過程中不斷長出新的、無應變的晶粒,一形成糾纏就把它抹去。於是無論你怎麼擠壓,金屬都保持柔軟,就像揉一團永遠不會變硬的溫麵團。這就是鐵匠捶打前要先把鋼條加熱的原因。

關鍵門檻是再結晶溫度,約為絕對溫標(凱氏 K)熔點的 0.4 到 0.5 倍。在此溫度以上加工,動態再結晶會持續以新的等軸晶取代變形晶粒,於是你能以不大的力達成巨大的形狀改變,而永遠不會累積加工硬化。把鋼板胚熱軋成薄板、熱鍛與熱擠製,全都靠這一點。

取捨既誠實又實際。熱態加工所需的力小得多,能把粗大的鑄錠打散成細化、均勻、孔隙閉合的晶粒組織,並幾乎不留殘留應力。但在高溫下表面會氧化成皮,表面品質粗糙,零件冷卻收縮時尺寸難以維持,而且你無法用熱加工使金屬變強,因為你加入的任何硬化都會立刻被再結晶抹除。

熔點約 1500 度 C 的鋼在約 1100 度 C 熱軋:它以很小的力就變形,鑄晶再結晶為細緻的等軸晶,出來時柔軟、延性佳、無殘留應力,但帶有氧化皮。

在再結晶溫度以上,金屬像你變形它一樣快地重新長出新晶粒,所以永遠不會加工硬化。

熱加工能細化晶粒且省力,但無法藉加工硬化使金屬變強,因為任何差排糾纏一形成就被再結晶抹除。

又稱
hot deformation熱間加工