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不锈钢的状态（Temper）
在金属行业，temper一词随处可见。这个词最常用的意思是指材料硬化后的状态，或者通过回火的方式达到硬化效果。如果我们将退火态作为材料强度的基线，回火(tempering) 可定义为对退火态的uedbet官网苹果客户端下载进行热处理，加热到再结晶温度，保温使晶粒长到足够大的尺寸，从而使uedbet官网苹果客户端下载强度高于退火态的强度。而对于冷轧不锈钢带材而言，这种硬化作用是通过冷轧来实现的。
冷轧是一种锻制金属的工艺，在没有预热的情况下，通过减小金属带材的厚度而引起冷加工形变或塑性形变。这种由轧制工艺引起的塑性的或永久性的形变，不仅在宏观上改变了产品的尺寸，并且微观上的改变导致了加工硬化。当你观察轧制过程时，你看到的是金属带材从两个滚筒之间通过，一个滚筒在上，另一个在下。在垂直方向的力和长度方向拉力的合力作用下，金属带被挤压，变薄，变长，并变强。下文我们将用微观现象来分析这些变化。
为了理解加工硬化这一现象，我们需要一点冶金基础知识。金属uedbet官网苹果客户端下载在微观上是一组晶体的阵列，这些晶体又叫做晶粒，这些晶粒的方向在金属带材中随机分布。晶粒由各种uedbet官网苹果客户端下载元素的原子组成，例如碳，铁，镍，铬等等。每种uedbet官网苹果客户端下载的原子，基于各自的化学成分，都有一种热力学优选的重复排列，这种排列叫单位晶格（unite cell）。金属的匀质部分，由一种重复的单位晶格形成一个或者多个晶粒，叫做相（phase）。某些uedbet官网苹果客户端下载系列甚至用相来命名。例如300系不锈钢被叫做奥氏体，是因为他们在退火态的主要组成部分是奥氏体相。某些400系uedbet官网苹果客户端下载，例如430，被叫做铁素体，是因为他们主要含铁素体，而同样原因，410和420被叫做马氏体。uedbet官网苹果客户端下载的机械性能取决于金属中存在什么样的相，以及材料尺寸和各种相的晶粒排列方式。
（a） 奥氏体单位晶格中铁原子和碳原子的排列方式
（b） 铁素体单位晶格中铁原子和碳原子的排列方式
（c） 马氏体单位晶格中铁原子和碳原子的排列方式
那么加工硬化因素和这些微观结构有什么关系呢？ 除了非常特殊的情况，锻造的金属产品不可能单由一种具有完美晶体结构的晶粒组成。和生活中其他事物一样，金属不是完美的。我们都知道水的三相，分别是气态，液态和固态。和水一样，金属加热到足够高的温度时会熔化，加热到极高温度时也会蒸发。uedbet官网苹果客户端下载的各种组成元素按已知比例熔化在一个巨大的坩埚中， 混合成一种均相溶液，然后浇铸成方锭。当金属液固化时，热力学优先相的固体晶粒将在压力、温度和化学成分所允许的任何地方沉淀下来，除非采取非常精巧的措施来培养单晶粒的成长和沉淀。许多晶粒就在任何他们能够到达的地方沉淀下来，一直生长，直到它们遇上另一颗晶粒，然后形成晶界。
（a）晶粒沉淀的初始状态
（b）晶粒生长
（c）进一步生长并形成晶界
（d）晶粒结构的完成状态
最终整个材料内部都充满了方向随机分布的晶粒。uedbet官网苹果客户端下载退火时，也会发生同样的事情，但不同之处是金属不会变成液体，晶粒溶解于固溶体中，然后重结晶，晶体在温度，时间和冷却速率的共同作用下生长，最后重塑整个微观结构。任何时候，只要有晶粒形成，就有可能会出现一个或者多个线缺陷，或者晶体结构存在一些缺失部分，又称为位错。晶体结构中的这些瑕疵和位错，以及他们在晶粒中和晶界上的位移正是金属延展性的基础。如果所有的原子都待在正确的晶体结构位置上，就不会发生超出原子键的位移和结构的振动。当你去掉一个原子时，相当于创造了一个机会，让另一个原子能塞进这个位置，有效的移动了位错。当整块uedbet官网苹果客户端下载受力时，微观结构中所有位错的位移之和成就了塑性形变，但不会出现开裂。
(a) 没有位错的晶格
(b) 晶格内部的位错移动
(c) 塑性形变后的晶格
这就是加工硬化的切入点。当一块uedbet官网苹果客户端下载受力的作用时，uedbet官网苹果客户端下载被加工时，意味着整个系统增加了能量。如果增加的能量足够大，能产生塑性形变时，晶格被拉伸并形成新的位错。这看起来似乎应该是提升了延展性，因为产生了更多的自由空间，使得位错位移的可能性更大。但是，当一个位错陷入另一个位错时，他们就锁住了，将彼此钉在一起。当位错的数量和浓度增加时，越来越多的位错被钉死，从而降低了延展性。最后，因为位错数量太多，加工的方式已经不能够再产生更多的位错了。已经存在的这些位错被钉死了，不能产生位移，所以原子键就一直被拉伸，直至断裂，从而导致了材料的开裂。这就是为什么uedbet官网苹果客户端下载会出现加工硬化现象，为什么uedbet官网苹果客户端下载物体能承受的塑性形变是有上限的，超过这个上限，uedbet官网苹果客户端下载会断裂。对uedbet官网苹果客户端下载进行冷加工，甚至还能改变微观结构中的相。奥氏体uedbet官网苹果客户端下载被冷作时，其微观结构一直被拉伸，一些奥氏体可以转变为马氏体。在室温条件下，马氏体的强度高于奥氏体，但是延展性更差，因此这种转变可以使材料强度提高，但是会变得更脆。这也是为什么300系uedbet官网苹果客户端下载在固溶态是无磁性的，但是加工硬化后，磁性增加；这是因为奥氏体没有磁性，而马氏体是磁性的。
材料的抗拉强度和屈服强度通常用压力单位（psi，MPa）来表示，这个值是用力除以受力面积计算而得。材料的延展性可用延伸的百分比来量化表示， 这个百分比也表示应变。应变时用因受力而改变的长度除以受力部分的总长度。延伸百分比用来表达断裂时的应变率[（最终长度-初始长度）/初始长度]*100. 这个比例用来表示这个材料在断裂之前能被拉伸到多大的程度。金属受压力时并不是总会产生塑性形变。应变较低时对应的曲线陡峭部分叫做弹性部分，因为它表示非永久性的，或弹性的应变。金属的横截面可以延展一定的量，不会产生塑性形变，这意味着一旦去掉这个外力，这个截面可以恢复到原来的尺寸。在金属的成形加工中，理解曲线的弹性部分很重要，因为金属的弹性可转化为弹性回复。材料在不产生塑性形变时能获的应变越多，那么弹性回复也随之增加。
图5 回形针的弹性形变 VS 塑性形变
在塑性形变这一排，受力状态和最终状态两个图中针脚位置的变化就叫做弹性回复。
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（a） 奥氏体单位晶格中铁原子和碳原子的排列方式
那么加工硬化因素和这些微观结构有什么关系呢？ 除了非常特殊的情况，锻造的金属产品不可能单由一种具有完美晶体结构的晶粒组成。和生活中其他事物一样，金属不是完美的。我们都知道水的三相，分别是气态，液态和固态。和水一样，金属加热到足够高的温度时会熔化，加热到极高温度时也会蒸发。uedbet官网苹果客户端下载的各种组成元素按已知比例熔化在一个巨大的坩埚中， 混合成一种均相溶液，然后浇铸成方锭。当金属液固化时，热力学优先相的固体晶粒将在压力、温度和化学成分所允许的任何地方沉淀下来，除非采取非常精巧的措施来培养单晶粒的成长和沉淀。许多晶粒就在任何他们能够到达的地方沉淀下来，一直生长，直到它们遇上另一颗晶粒，然后形成晶界。
（a）晶粒沉淀的初始状态
（b）晶粒生长
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（d）晶粒结构的完成状态
最终整个材料内部都充满了方向随机分布的晶粒。uedbet官网苹果客户端下载退火时，也会发生同样的事情，但不同之处是金属不会变成液体，晶粒溶解于固溶体中，然后重结晶，晶体在温度，时间和冷却速率的共同作用下生长，最后重塑整个微观结构。任何时候，只要有晶粒形成，就有可能会出现一个或者多个线缺陷，或者晶体结构存在一些缺失部分，又称为位错。晶体结构中的这些瑕疵和位错，以及他们在晶粒中和晶界上的位移正是金属延展性的基础。如果所有的原子都待在正确的晶体结构位置上，就不会发生超出原子键的位移和结构的振动。当你去掉一个原子时，相当于创造了一个机会，让另一个原子能塞进这个位置，有效的移动了位错。当整块uedbet官网苹果客户端下载受力时，微观结构中所有位错的位移之和成就了塑性形变，但不会出现开裂。
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材料的抗拉强度和屈服强度通常用压力单位（psi，MPa）来表示，这个值是用力除以受力面积计算而得。材料的延展性可用延伸的百分比来量化表示， 这个百分比也表示应变。应变时用因受力而改变的长度除以受力部分的总长度。延伸百分比用来表达断裂时的应变率[（最终长度-初始长度）/初始长度]*100. 这个比例用来表示这个材料在断裂之前能被拉伸到多大的程度。金属受压力时并不是总会产生塑性形变。应变较低时对应的曲线陡峭部分叫做弹性部分，因为它表示非永久性的，或弹性的应变。金属的横截面可以延展一定的量，不会产生塑性形变，这意味着一旦去掉这个外力，这个截面可以恢复到原来的尺寸。在金属的成形加工中，理解曲线的弹性部分很重要，因为金属的弹性可转化为弹性回复。材料在不产生塑性形变时能获的应变越多，那么弹性回复也随之增加。
图5 回形针的弹性形变 VS 塑性形变
图5 回形针的弹性形变 VS 塑性形变
在塑性形变这一排，受力状态和最终状态两个图中针脚位置的变化就叫做弹性回复。