冷压力加工对金属材料组织和性能的影响
——金属材料在塑性变形中组织和性能的变化
孙巧艳
材料科学与工程学院
一 基本概念
1 压力加工： 金属材料在外力作用下发生的一种塑性变
形过程。
工业生产中的锻造、挤压、轧制、拉拔等生产工艺都属于压力加工。
2 压力加工的目的
（1）获得规定形状和尺寸的零件和产品
（2）改变钢的组织和性能
3 压力加工的分类
冷压力加工（T < T再）
热压力加工（T > T再）
按加工温度是否
高于再结晶温度
二 金属材料在塑性变形中组织和性能的变化
（以工业纯铁和钢为例）
1 晶粒形态的变化
（1）铁素体晶粒形态的变化（工业纯铁）
晶粒被拉长
或者压扁
晶粒被拉长或者压扁成为细条
状组织和纤维组织，晶粒破碎
成亚晶粒
（组织的变化包括晶粒形态和微观缺陷的变化）
等轴
晶粒
未变形原
始晶粒
轻微变形
的滑移线
拉长或压
扁的晶粒
细条状组织
和纤维组织
2 晶体微观缺陷的变化（工业纯铁和钢类似）
塑性变形
原子排列
发生畸变
晶格
扭曲
晶体缺
陷增多
择优取向
（织构）
(2) 渗碳体对碳钢变形的影响(阻碍铁素体的变形）
数量
尺寸
形态
渗碳体含量增加，阻碍作用增大
层片越细，阻碍作用增大
片状的比球状的阻碍作用大，网状的比片状的更大。
阻
碍
变
形
取决于
空位、位错、
晶界、亚晶界
各晶粒内原子排
列位向趋于一致
3 金属材料性能的变化
物理、化
学性能
电阻增加，抗
腐蚀能力降低
力学
性能
强度、硬度升高，
塑性、韧性下降
4 残余应力
加工硬化
金属性能 经过塑
性变形
残余压应力和残余拉应力
由于材料内部各部分变
形不均匀变形造成的
三 实际应用
1 加工硬化—强化金属材料的方法之一
纯铁和低碳钢
抗拉强度增加
400~500MPa
高碳钢（细片状
珠光体组织）
抗拉强度可增加
1000MPa以上
对于不能通过热处理强化的材料，显得尤为重要。
其他方面：金属材料具有加工硬化能力，零件在偶尔过载时
可防止突然断裂；还可以使各种冷加工工艺得以进行。
70%变形度
80%变形度
2 织构对材料性能的影响
各晶粒内原子排列位向趋于一
致——称为织构或者择优取向
导致金属材料出
现各向异性
有利的
影响
变压器铁心硅钢片的导磁性能沿扎制
方向显著提高，提高变压器的效率
不利的
影响
在深冲杯形工件时，容易出现制
耳现象，导致杯口边沿不齐，造
成废品
3 残余应力的影响
(由于材料内部各部分变形不均匀变形造成的)
不利的
影响
导致工件尺寸不稳定
抵抗腐蚀能力降低
解决
方法
去应力退火
有利的
影响
提高材料的疲
劳强度
产生残余压
应力的方法
喷丸
滚压
限于表层残
余压应力
