差排與強化機制
熱加工與冷加工(hot and cold working)
金屬是靠塑性地擠壓與拉伸來成形的:輥軋、鍛造、擠製、抽拉。那樣的成形算熱加工還是冷加工,重點不在金屬摸起來多溫,而在一個溫度,也就是再結晶溫度。在它以上加工就是熱加工;在它以下就是冷加工。這一條線劃分了兩種非常不同的行為。
在熱加工中,金屬再結晶的速度和你變形它的速度一樣快,所以新的軟晶粒不斷取代被應變的晶粒,金屬始終不硬化;你能以不大的力把它推成巨大的形狀改變(一根鋼錠一次加熱就成梁),而它最終是軟的。在冷加工中,金屬無法癒合,所以差排堆積、它加工硬化:力隨過程上升、延性下降,限制了開裂前你能做多少,但零件最終更強,表面乾淨、尺寸精準。定義這條界線的同一個再結晶溫度是相對於熔點來設定的,所以因金屬而異。
兩者各有用武之地。熱加工(熱輥軋、鍛造、擠製)便宜地完成早期的重成形,並打散鑄造組織,但熱金屬會氧化成粗糙的鏽皮表面,而且尺寸鬆散,因為它冷卻時會收縮。冷加工(冷輥軋、抽線、沖壓)把工作收尾到緊公差與光亮表面,並增加強度,但需要更大的力,以及週期性退火來恢復延性。典型產品是先熱輥軋成粗略尺寸,再冷輥軋並退火到最終的強度與表面;兩者是夥伴,而非對手。
鋼梁在約 1100 度 C 熱輥軋,不論怎麼成形它都保持柔軟;同樣的鋼做成飲料罐時,在室溫下冷輥軋以取得強度與光滑表面,並在各道次之間退火,以免開裂。
在再結晶溫度以上,金屬邊變形邊再軟化;在它以下,變形使它硬化。
熱與冷是相對於再結晶溫度,而非相對於人的體感;在 1000 度 C 加工鎢仍是冷加工,而在手中揉捏鉛卻是熱加工,因為鉛在室溫以下就再結晶。
又称
另见