压力容器用钢的加工硬化、应变时效

一、加工硬化

金属材料经压力加工（如轧制、锻造、挤压、拉丝和冲压等）变形后，不仅改变了其外形尺寸，而且也使内部组织和性能发生变化。例如，经冷塑性变形后，金属的强度、硬度显著提高而塑性、韧性下降，也就是常称的加工硬化或形变强化。经热塑性变形后，强度提高不明显，但塑性和韧性会有所改善。不过，若压力加工工艺不当，在变形量超过金属的塑性值后，将会产生裂纹或断裂。

对于用热处理方法不能强化的材料来说，可以用加工硬化方法来提高期强度，如塑性很好而强度较低的奥氏体不锈钢（所以GB 24511有R_p0.2、R_p1.0）、铝、铜等。（因为材料的塑性好，不担心加工硬化引起的塑性降低。）

但对于一些金属来说，金属经加工硬化后，金属的塑性大为降低、并引起残余应力等，继续变形就会导致开裂，为了消除这种硬化现象、消除残余应力，保证材料的韧性、构件形状的稳定性，中间需要进行再结晶退火。

加工硬化也是GB 150.4中要求进行恢复性能热处理的情形之一。

对于金属再结晶温度以上进行的加工，即热加工，因塑性变形引起的硬化过程和回复结晶引起的软化过程几乎同时存在，所以热加工不存在加工硬化现象，但热加工是有可能会改变材料供货（热处理）状态的。但对于加工温度介于冷成形、热成形之间的温成形，是可能存在加工硬化，也可能会改变材料的供货状态。

以上内容主要引自文献：崔忠圻. 金属学与热处理[M]的第六、七章。

二、应变时效

如果材料在屈服后一定的塑性变形处卸载，随后立即再拉伸，则屈服平台不再出现，即下图中的BAC。

若卸载后在室温停留较长时间，或在较高温度下停留一定时间后，再进行拉伸，又出现屈服现象，即曲线将沿BDC进行，这种现象称为应变时效。显然，应变时效也是一种加工硬化现象。应变时效也会导致材料的强度与硬度升高，而塑性、韧性的下降。

在塑性变形超过一定比例后，如果即进行再结晶退火，已经消除了加工硬化引起的强度增加、韧性下降，通常也无需要考虑再次加载后还有没有屈服现象了另，通常以钢材应变时效前后其冲击韧性降低的百分比，来衡量钢材对应变时效的敏感程度，称为应变时效敏感性系数。有专门的国标，GB/T 4160-2004《钢的应变时效敏感性试验方法(夏比冲击法)》。但由于已经有其他韧性指标，包括GB/T 150、GB/T 713等标准都没有提到这个应变时效敏感性系数。

以上内容主要参考文献：

匡震邦, 等. 材料的力学行为[M]. 北京: 高等教育出版社, 1998

侯建国, 等. 钢材冲击韧性和应变时效敏感性问题的探讨[J]. 西北水电, 2001(2)