硬化性

硬化性是指材料在固化後具有強度的性質。指的是金屬材料在再結晶溫度以下塑性變形時強度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現象。又稱冷作硬化。產生原因是，金屬在塑性變形時，晶粒發生滑移，出現位錯的纏結，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內部產生了殘餘應力等。

基本介紹

• 中文名：硬化性
• 外文名：harden ability
• 性質：描述材料強度
• 套用領域：機械加工

概述

定義

硬化性(harden ability)是指材料在固化後具有強度的性質。它是不定形耐火材料主要性能之一，通常用強度來表示。

隨著冷變形程度的增加，金屬材料強度和硬度指標都有所提高，但塑性、韌性有所下降。金屬材料在再結晶溫度以下塑性變形時強度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現象。又稱冷作硬化。

原理

（1）經過冷拉、滾壓和噴丸（見表面強化）等工藝，能顯著提高金屬材料、零件和構件的表面強度；

（2）零件受力後，某些部位局部應力常超過材料的屈服極限，引起塑性變形，由於加工硬化限制了塑性變形的繼續發展，可提高零件和構件的安全度；

（3）金屬零件或構件在衝壓時，其塑性變形處伴隨著強化，使變形轉移到其周圍未加工硬化部分。經過這樣反覆交替作用可得到截面變形均勻一致的冷衝壓件；

（4）可以改進低碳鋼的切削性能，使切屑易於分離。但加工硬化也給金屬件進一步加工帶來困難。如冷拉鋼絲，由於加工硬化使進一步拉拔耗能大，甚至被拉斷，因此必須經中間退火，消除加工硬化後再拉拔。又如在切削加工中為使工件表層脆而硬，再切削時增加切削力，加速刀具磨損等。

基本分類

因材料致硬條件的不同，通常分為水硬性、氣硬性、熱硬性等。

水硬性

指必須同水進行反應並在潮濕介質中才可以逐漸凝結硬化的性質。如水泥，隨著養護齡期的延長，各種可水化礦物的持續水化，水泥漿中的這些水化礦物經溶解並逐漸形成膠體和進一步產生結晶作用而凝結硬化，強度不斷增加，最終形成堅硬的水泥石。由於水泥中各礦物水化速度和水化產物的不同，由不同礦物所組成的各種水泥就各有其凝結與強度的特點。但總的來說，水泥硬化過程就是結晶結構網的形成過程。

氣硬性

指在大氣中常溫下即可逐漸凝結硬化而具有相當強度的性質。水玻璃(矽酸鈉)的粘結硬化是由於水解作用生成不穩定的矽氧凝膠進行聚集，甚至形成氧化矽結晶骨架的結果。當乾燥後大量形成的凝膠更加緊縮，結合體的強度因而提高。常加促凝劑縮短乾燥時間。

熱硬性

指在常溫下不硬化、強度很低，只有在高於常溫但低於燒結溫度下可較快地硬化的性質。如常用的磷酸鋁結合劑即具有這種性質。其形成粘結作用的基本過程，除了與被結合材料之間產生的化學反應以外，主要是酸式磷酸鹽的聚合作用以及粘附作用造成的。而磷酸鹽的聚合就是由磷酸根離子以各種方式將其聯結成長鏈、平面網狀或空間骨架結構的大分子。磷酸根中的氧就起這種聯結作用。由於這種聚合作用，使其凝結硬化。這種磷酸鋁結合劑只有在高於常溫下(約大於500℃)才可以獲得相當高的強度，故常稱之為熱硬性結合劑。

硬化性的影響因素

（1）切削力。切削力越大，塑性變形越大，硬化程度也越大，硬化層深度也越大。因此，增大進給量切削深度和減小前角，都會增丈切削力，使加工硬化嚴重。

（2）切削溫度。切削時產生的熱最會對工件的表面層硬化產生軟化作用，因此切削溫度越高，表面層的加工硬化回復程度就越大。

（3）變形速度（切削速度）。變形速度很快時，工件接觸時間短，塑性變形不充分，因此硬化程度將降低。

（4）工件材料硬度低、塑性大時切削加工的表面層加工硬化現象嚴重。

在生產中的實際意義

（1）產生原因是金屬在塑性變形時，晶粒發生滑移，出現位錯的纏結，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內部產生了殘餘應力等。加工硬化的程度通常用加工後與加工前表面層顯微硬度的比值和硬化層深度來表示。

（2）經過冷拉、滾壓和噴丸（見表面強化）等工藝，能顯著提高金屬材料、零件和構件的表面強度；

（3）零件受力後，某些部位局部應力常超過材料的屈服極限，引起塑性變形，由於加工硬化限制了塑性變形的繼續發展，可提高零件和構件的安全度；

（4）金屬零件或構件在衝壓時，其塑性變形處伴隨著強化，使變形轉移到其周圍未加工硬化部分。經過這樣反覆交替作用可得到截面變形均勻一致的冷衝壓件；

（5）可以改進低碳鋼的切削性能，使切屑易於分離。但加工硬化也給金屬件進一步加工帶來困難。如冷拉鋼絲，由於加工硬化使進一步拉拔耗能大，甚至被拉斷，因此必須經中間退火，消除加工硬化後再拉拔。又如在切削加工中為使工件表層脆而硬，再切削時增加切削力，加速刀具磨損等。