冷加工时组织性能变化和特征一、显微组织的变化1.各晶粒出现大量的滑移带，易发生孪生变形的金属中还会出现孪晶带6/28/202222.纤维组织纤维组织多多晶晶体体金金属属经经冷冷变变形形后后，用用光光学学显显微微镜镜观观察察抛抛光光与与浸浸蚀蚀后后的的试试样样，会会发发现现原原来来等等轴轴的的晶晶粒粒沿沿着着主主变变形形的的方方向向被被拉拉长长变变形形量量越越大大，拉拉长长的的越越显显著著当当变变形形且且很很大大时时，各各个个晶晶粒粒已已不不能能很很清清楚楚地地辨辨别别开来，呈现纤维状，故称纤维组织开来，呈现纤维状，故称纤维组织6/28/20223纤维组织的形成过程6/28/202246/28/20225冷轧前后晶粒形状变化冷轧前后晶粒形状变化(a)变形前的退火状态组织变形前的退火状态组织 (b)变形后的冷轧变形组织变形后的冷轧变形组织 3.变形织构变形织构多多晶晶体体塑塑性性变变形形时时，各各个个晶晶粒粒滑滑移移的的同同时时，也也伴伴随随有有晶晶体体取取向向相相对对于于外外力力有有规规律律的的转转动动过过程程尽尽管管由由于于晶晶界界的的联联系系，这这种种转转动动受受到到一一定定的的约约束束，但但当当变变形形量量较较大大时时，原原来来为为任任意意取取向向的的各各个个晶晶粒粒也也会会逐逐渐渐调调整整，引引起起多多晶晶体体中中晶晶粒粒方方位位出出现现一一定定程程度度的的有有序序化化。
这这种种多多晶晶体体由由原原来来取取向向杂杂乱乱排排列列的的晶晶粒粒，变变成成各各晶晶粒粒取取向向大大体体趋趋于于一一致致的的过过程程叫叫做做“择择优优取取向向”具具有有择择优优取取向向的的晶晶体体组组织织称称为为“变变形形织构织构”6/28/20226丝织构丝织构丝织构系在拉拔和挤压丝织构系在拉拔和挤压加工中形成这种加工加工中形成这种加工都是在轴对称情况下变都是在轴对称情况下变形，其主变形图为两向形，其主变形图为两向压缩，一向拉伸变形压缩，一向拉伸变形后晶粒有一共同晶向趋后晶粒有一共同晶向趋向与最大主变形方向平向与最大主变形方向平行以此晶向来表示丝行以此晶向来表示丝织构6/28/202276/28/20228板织构板织构板板织织构构是是在在轧轧制制或或者者宽宽展展很很小小的的矩矩形形件件镦镦粗粗时时形形成成其其特特征征是是各各个个晶晶粒粒的的某某一一晶晶向向趋趋向向于于与与轧轧向向平平行行，某某一一晶晶面面趋趋向向于于与与轧轧制制平平面面平行因此板织构用其晶面和晶向共同表示因此板织构用其晶面和晶向共同表示6/28/202296/28/202210轧制过程中择优取向的形成轧制过程中择优取向的形成各晶粒中的各晶粒中的“”表示某晶向表示某晶向(a)、(b)、(c)分别表示轧制前、轧制时与轧制后的晶粒取向分别表示轧制前、轧制时与轧制后的晶粒取向 6/28/202211板织构示意图板织构示意图(a) 轧制前轧制前 (b)轧制后轧制后织织构构不不是是描描述述晶晶粒粒的的形形状状，而而是是描描述述多多晶晶体体中中的的晶晶体体取取向向的的特特征征。
应应当当指指出出，若若使使变变形形金金属属中中的的每每个个晶晶粒粒都都转转到到上上述述所所给给出出织织构构的的晶晶向向和和晶晶面面，这这只只是是一一种种理理想想情情况况实实际际上上变变形形金金属属的的晶晶粒粒取取向向只只能能是是趋趋向向于于这这种种织织构构，一一般般是是随随着着变变形形程程度度的的增增加加，趋趋向向于于这这种种取取向向的的晶晶粒粒越越多多，这这种种织织构构就就越越完完整整织织构构可可用用x射线衍射的方法来测定射线衍射的方法来测定6/28/2022124.亚结构亚结构在变形量大而且层错能较高的金属中，在变形量大而且层错能较高的金属中，位错的分布是很不均匀的纷乱的位错位错的分布是很不均匀的纷乱的位错纠结起来，纠结起来，形成位错缠结的高位错密度形成位错缠结的高位错密度区区(约比平均位错密度高五倍约比平均位错密度高五倍)，将位错，将位错密度低的部分分隔开来，好像在一个晶密度低的部分分隔开来，好像在一个晶粒的内部又出现许多粒的内部又出现许多“小晶粒小晶粒”似的，似的，只是它们的取向差不大只是它们的取向差不大(几度到几分几度到几分)，这种结构称为这种结构称为胞状亚结构胞状亚结构 6/28/2022136/28/202214多晶体Fe冷轧后的胞状亚结构，x 6850(a)变形量16； (b)变形量706/28/202215铜中的形变亚结构铜中的形变亚结构图中白色部分为低位错密度的亚晶，图中白色部分为低位错密度的亚晶，黑色区域为高位错密度的亚晶界黑色区域为高位错密度的亚晶界二、 金属性能的变化机械性能的变化机械性能的变化1）加工硬化）加工硬化2）各向异性）各向异性物理化学性能的变化物理化学性能的变化1）金属密度的变化）金属密度的变化2）导电性的变化）导电性的变化3）耐蚀性能的变化）耐蚀性能的变化4）导热性降低）导热性降低5）磁性的改变）磁性的改变6/28/202216（一）、加工硬化加工硬化的定义加工硬化的定义加工硬化的定义加工硬化的定义加工硬化产生的原因加工硬化产生的原因加工硬化产生的原因加工硬化产生的原因加工硬化的利用加工硬化的利用加工硬化的利用加工硬化的利用加工硬化的消除加工硬化的消除加工硬化的消除加工硬化的消除1、加工硬化的定义加工硬化的定义：加工硬化的定义：加工硬化的定义：加工硬化的定义：金属在塑性变形过程金属在塑性变形过程金属在塑性变形过程金属在塑性变形过程中，随着变形程度增加，中，随着变形程度增加，中，随着变形程度增加，中，随着变形程度增加，其强度和硬度提高而塑性其强度和硬度提高而塑性其强度和硬度提高而塑性其强度和硬度提高而塑性（延伸率、面缩率）则降（延伸率、面缩率）则降（延伸率、面缩率）则降（延伸率、面缩率）则降低，这种现象称为加工硬低，这种现象称为加工硬低，这种现象称为加工硬低，这种现象称为加工硬化。
化 加工硬化的实质加工硬化的实质：位错运动受阻加工硬化的实质：位错运动受阻加工硬化的实质：位错运动受阻加工硬化的实质：位错运动受阻n n滑移系的多少滑移系的多少滑移系的多少滑移系的多少n n晶粒大小晶粒大小晶粒大小晶粒大小其他位错对运动位错的阻碍是产生加工硬化的根本原因其他位错对运动位错的阻碍是产生加工硬化的根本原因其他位错对运动位错的阻碍是产生加工硬化的根本原因其他位错对运动位错的阻碍是产生加工硬化的根本原因2、加工硬化的利用加工硬化的利用：加工硬化的利用：加工硬化的利用：加工硬化的利用：重要的强化手段重要的强化手段重要的强化手段重要的强化手段 自行车链条链片自行车链条链片自行车链条链片自行车链条链片五道冷轧五道冷轧五道冷轧五道冷轧硬度、强度、负荷硬度、强度、负荷硬度、强度、负荷硬度、强度、负荷 冷挤压成形冷挤压成形冷挤压成形冷挤压成形 不能用热处理强化的材料不能用热处理强化的材料不能用热处理强化的材料不能用热处理强化的材料, ,借助冷塑变产生的加工硬借助冷塑变产生的加工硬借助冷塑变产生的加工硬借助冷塑变产生的加工硬化来实现强化化来实现强化化来实现强化化来实现强化 有利于金属均匀变形有利于金属均匀变形有利于金属均匀变形有利于金属均匀变形 拉钢丝、冲压成形零件拉钢丝、冲压成形零件拉钢丝、冲压成形零件拉钢丝、冲压成形零件变形均匀、减少局部变薄变形均匀、减少局部变薄变形均匀、减少局部变薄变形均匀、减少局部变薄 材料利用材料利用材料利用材料利用: :用低强度材料替代高强度材料用低强度材料替代高强度材料用低强度材料替代高强度材料用低强度材料替代高强度材料3、加工硬化的不利影响及消除不利影响：不利影响：不利影响：不利影响：增加变形难度增加变形难度增加变形难度增加变形难度屈强比增加，载荷控制要求严格，生存操作困难屈强比增加，载荷控制要求严格，生存操作困难屈强比增加，载荷控制要求严格，生存操作困难屈强比增加，载荷控制要求严格，生存操作困难塑性、韧性大大降低塑性、韧性大大降低塑性、韧性大大降低塑性、韧性大大降低脆脆脆脆消除方法：消除方法：消除方法：消除方法：工序增多、生产率降工序增多、生产率降低、生产成本提高低、生产成本提高 增加退火工序增加退火工序 控制加热及冷却控制加热及冷却使用场合受限制使用场合受限制（二）、各向异性金金属属材材料料经经塑塑性性变变形形以以后后，不不同同加加工工方方式式，会会出出现现不不同同类类型型的的织织构构。
由由于于织织构构的的存存在在而而导导致致制制品品在在不不同同方方向向上上性性能能的的差差异异出出现现各各向向异性6/28/202222具具有有各各向向同同性性的的金金属属板板材材，经经深深冲冲后后，冲冲杯杯边边缘缘通通常常是是比比较较平平整整的的具具有有织织构构的的板板材材冲冲杯杯的的边边缘缘则则出出现现高高低低不不平平的的波波浪浪形形把把具具有有波波浪浪形形凸凸起起的的部部份份称称为为“制制耳耳”把把由由于于织织构而产生的制耳现象称为构而产生的制耳现象称为“制耳效应制耳效应”冲冲压压后后制制品品如如产产生生制制耳耳，必必须须切切除除这这样样不不仅仅增增加加了了金金属属的的损损耗耗和和切切边边工工序序，而而且且还还会会因因各各向向异异性性使使冲冲压压件件产产生生壁壁厚厚不不均均，影影响响生生产产效效率率与与产产品品质质量量因因此此，在在生生产产上上，必必须须设法避免设法避免“制耳效应制耳效应”的发生的发生6/28/2022236/28/202224深冲件上的制耳深冲件上的制耳 （三）、金属密度的变化6/28/202225 冷冷变变形形后后，在在晶晶内内或或晶晶间间出出现现了了显显微微裂裂纹纹、裂裂口口和和空空洞洞等等缺缺陷陷，使使金金属属的的密密度度降降低低，如如图图所所示示，青青铜铜退退火火后后密密度度为为克克厘厘米米3，经经80%冷冷变变形形后后其其密密度度降降至至克克厘厘米米3。
相相应应的的铜铜的的密密度度由由克克厘厘米米3降至克厘米降至克厘米3 变形程度与密度的关系变形程度与密度的关系（1）青铜）青铜 （2）铜）铜（四）、导电性的变化一一般般来来说说，金金属属随随着着冷冷变变形形程程度度的的增增加加位位错错密密度度增增加加，点点阵阵发发生生畸畸变变会会使使电电阻阻增增高高例例如如，冷冷变变形形量量达达到到82的的铜铜丝丝，比比电电阻阻增增加加2；冷冷变变形形99的的钨钨丝丝，比比电阻增加电阻增加50但但有有时时随随着着冷冷变变形形程程度度的的增增加加，电电阻阻不不但但不不升升高高反反而而显显著著降降低低比比如如冷冷拔拔钢钢丝丝这这是是因因为为片片状状珠珠光光体体取取向向于于钢钢丝丝的的轴轴向向，这这是是由由于于有有向向性性所所引引起起的的电电阻阻降降低低超超过过基基体体冷冷加加工工所所引引起起的的电电阻阻升升高高所所致致冷冷变变形形还还会会使使晶晶间间物物质质破破坏坏，使使晶晶粒粒彼彼此此接接触触也也可可减减少少电电阻阻增增加加导导电性所以冷变形对导电性的影响应综合考虑所以冷变形对导电性的影响应综合考虑6/28/202226（五）、耐蚀性能的变化冷冷变变形形后后，金金属属的的残残余余应应力力和和内内能能增增加加，从从而使化学不稳定性增加，耐蚀性能降低。
而使化学不稳定性增加，耐蚀性能降低例例如如，冷冷变变形形的的纯纯铁铁在在酸酸中中的的溶溶解解速速度度要要比比退退火火状状态态快快；冷冷变变形形所所产产生生的的内内应应力力是是造造成成的的金金属属腐腐蚀蚀(“应应力力腐腐蚀蚀”)的的一一个个重重要要原原因因，在实际应用中是相当普遍而又严重的问题在实际应用中是相当普遍而又严重的问题例例如如，冷冷加加工工后后的的黄黄铜铜，由由于于存存在在内内应应力力，在在氨氨气气、铵铵盐盐、汞汞蒸蒸气气以以及及海海水水中中会会发发生生严严重重的的腐腐蚀蚀破破裂裂(又又称称“季季节节病病”)；高高压压锅锅炉炉、铆铆钉钉发发生生的的腐腐蚀蚀破破裂裂等等等等应应力力腐腐蚀蚀。