经冷作硬化后对金属材料的强度、硬度均有不同程度的升高、但塑性和韧性却会下降. 在材料进行拉伸实验时,其中强度会出现一段微小波动的曲线,而波峰称为上屈服点、波谷称为下屈服点,相 …
经冷作硬化后对金属材料力学性能的影响
冷作硬化，又称加工硬化，是指金属材料在室温或再结晶温度以下进行塑性变形（如轧制、拉拔、冲压）时，其强度和硬度显著提高，而塑性和韧性相应下降的现象。这一过程的核心机制是塑性变形导致金属晶格内部产生大量位错，位错在运动过程中相互缠结、堆积，形成阻碍位错进一步运动的障碍，从而使材料继续变形需要更大的外力。因此，冷作硬化能有效提升材料的屈服强度和抗拉强度，这对于无法通过热处理强化的金属（如某些不锈钢、纯金属）是重要的强化手段。
对存在明显各向异性材料的影响与挑战
对于存在明显各向异性（即力学性能随方向不同而变化）的金属材料，例如经过轧制或挤压的板材、带材，冷作硬化的影响更为复杂。这类材料在轧制方向上通常已具有优于其他方向的强度和塑性。进一步的冷加工会加剧这种性能差异：在主导变形方向上，强度提升可能最为显著，但塑性储备也消耗最快；而在垂直于变形方向上的性能变化则可能不同。这种加剧的各向异性会导致材料在后续加工或使用中，不同方向上的承载能力、变形能力和断裂行为差异巨大，给设计和工艺控制带来挑战。
此外，冷作硬化在带来强度增益的同时，也伴随着内应力的增加和材料韧性的损失。对于各向异性明显的材料，内应力的分布也可能不均匀，从而增加其应力腐蚀开裂的敏感性，并在某些特定方向上更早地出现脆性断裂倾向。因此，在利用冷作硬化提升材料性能时，尤其是对于各向异性材料，必须综合考虑其强度、塑性、韧性和方向性的平衡，有时需要通过后续的低温退火（去应力退火）来部分消除内应力、恢复一些韧性，以保障材料在复杂应力状态下的服役安全。
