热变形加工与冷变形加工的区别

一、热变形加工与冷变形加工的区别

所谓热变形加工是指将金属在其再结晶温度以上进行塑性变形的加工过程;反之，在再结晶温度以下对金属进行塑性变形的过程则称为冷变形加工。

一般情况下，金属在高温下强度降低而塑性提高，所以热加工的主要优点是易于变形，能获得大的变形量，能量消耗小，即使脆性材料将其加热后也较易加工。但由于金属在高温下表面要发生氧化，所以热加工不如冷加工产品表面光洁和尺寸精确。一般来说，冷变形加工变形阻力大，难以获得较大的变形量，故适于截面和厚度较小，要求尺寸精确和表面粗糙度小的产品。截面和厚度较大、变形量大的半成品或成品，常需要热加工来制造。工业生产中，钢材和许多重要零件的毛坯都是在加热至高温后，经轧制、锻造而成形的。除了一些铸件和烧结件外，几乎所有的金属材料都要进行热变形加工。

在热变形加工过程中，金属内部同时进行着加工硬化和再结晶软化两个相反的过程，不过这时的再结晶是边加工边发生的，即为动态再结晶。这与冷变形后退火时的静态再结晶过程不完全相同。有时，热变形加工过程中的硬化效应和软化效应不能正好完全抵消，金属仍会发生硬化现象。例如，当变形度较大而加热温度较低时，由塑性变形所引起的强化因素占优势，随着加工过程的进行，金属内部的晶格畸变得不到完全的恢复，金属的强度和硬度上升而塑性逐渐下降，变形阻力会越来越大，甚至会产生破裂。反之，当变形度较小而加热温度较高时，由于再结晶和晶粒长大占优势，这时虽然不会引起破裂，但金属的晶粒越来越粗，也会使金属的性能变坏。因此，热变形加工时金属的加热温度、变形速度和最终的变形程度都应当严格控制，使其能相互适当配合。

由于不同金属的再结晶温度不同，其热变形加工的温度界限差别也极大。一些常见金属材料的热加工温度范围如表5-2所列。表中的加热温度只适用于变形度较大的情况，当变形度较小时应适当降低锻造加热温度。但终锻温度如果超过再结晶温度过多，则会造成晶粒粗大而对金属的性能不利。

表5-2　常用金属材料的热加工(锻造)温度范围

应强调指出，从金属学的观点出发，划分冷、热变形加工的界限是再结晶温度。显然，冷变形加工与热变形加工并不是以具体的加工温度的高低来区分的。例如，钨的最低再结晶温度约为1200℃，所以，钨即使在稍低于1200℃高温下的塑性变形仍属于冷变形加工;而锡的最低再结晶温度约为－71℃，所以锡即使在室温下的塑性变形却仍属于热变形加工。在冷变形加工过程中，冷变形强化能使金属的锻造性能变差。在热变形加工过程中，由于同时进行着再结晶软化过程，所以金属的锻造性能较好，能够使其顺利地进行大量的塑性变形，从而实现各种成形加工。