热加工是一个术语,用于加热钢或其他金属,然后将其轧制、冲压或锤击成所需形状。将金属加热到其临界点以上,金属晶体可以像非常稠密的液体一样流动,可以减少应力,使其更容易轧制或成型。与冷加工的金属相比,经过热加工的金属可能不那么脆,或不那么容易开裂。
金属包含一个晶体结构,这是一个随机的多面晶体组合,可以比作沙粒。当大多数金属处于室温时,晶体紧密地挤在一起,金属被认为是刚性的。如果金属被加热到超过其结晶温度,即所谓的临界点,晶体就会失去对彼此的控制力,金属就会流动或容易被塑形。
在室温下对金属进行冷加工,可以制造出非常坚韧的金属零件,但会在金属中产生应力,导致最终的裂纹或失败。出现这种情况是因为金属晶体不能相互移动,它们想回到较低的应力状态。冷成型可以比作拉伸橡皮筋,晶体处于应力状态。金属以后可以在一个叫做退火的过程中被加热,即金属被加热到一个高温,保持在那里,然后慢慢冷却以减少应力。热加工可以防止这种应力,使金属更容易处理。
当热金属被轧制时,金属晶体会沿着彼此滑动,并改变形状,从圆形变成长而薄的形状。这种变化可以使金属在晶体的方向上更强,但如果加入与方向相反的力,则更弱。轧制的金属可以通过退火来恢复一些原来的晶体形状,从而增强金属的强度。
在较高温度下工作会产生一种延展性金属,这是一种可以弯曲或不太脆的金属。对于需要高抗冲击性的部件,如工具或刀片,延展性可能是一个不利因素。热加工后可进行回火,即加热后在水或油中快速冷却,以恢复冷加工金属的一些韧性。
热加工的一个缺点是要达到某些金属的临界点所需的温度。一些高强度的钢材可能需要加热到非常高的温度,以便在不产生金属应力的情况下进行加工。这些温度可能需要特殊的机床,能够在暴露于高金属温度时保持其自身的强度和韧性。这种设备可能还需要在滚筒或冲压件上设置高温加热电路,以保持金属的温度,防止冷加工。
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