ひずみ硬化とは

ひずみ硬化は、機械的に曲げると金属が硬化するプロセスです。 ひずみ硬化は、材料の結晶格子内で発生するプロセスです。 この形態の硬化は、熱処理では硬化できない金属の強度を高めるのに役立ちます。 ただし、熱硬化可能な多くの金属および合金は、ひずみ硬化されている場合があります。 加工硬化とも呼ばれるひずみ硬化は、部品成形中の硬化プロセスとして意図的に適用したり、機械加工や異常動作中に意図せずに発生したりする可能性があります。

ひずみ硬化の前に、材料は通常、均一に分布した欠陥のない結晶構造を示します。 材料に機械的応力が加わると、結晶構造に転位と呼ばれる微視的な欠陥が形成されます。 応力が継続すると、これらの転位は伝播し、互いに相互作用して、さらなるたわみに抵抗する新しい内部構造を形成します。 これらの形成（またはピン止め点）は、材料の降伏強度または応力に耐える能力を高め、その後の延性または柔軟性の低下をもたらします。 ひずみ硬化プロセスを意図的に開始する最も一般的な方法の1つは、部品を冷間成形することです。

前述のように、ひずみ硬化は望ましいプロセスまたは望ましくないプロセスになる可能性があります。 加工硬化が意図した最終結果である場合、冷間加工または部品の成形は、それを達成する最も効果的な方法の1つです。 これは、熱硬化できない金属を加工するときに特に役立ちます。 これらには、低炭素鋼、アルミニウム、純銅が含まれます。 これらの金属が成形中に圧縮、引抜き、曲げ、または打撃されると、関与する応力により結晶転位が形成され、材料が硬化します。

延性または軟質材料の加工サイクル中に不適切に加工されたり、過度に曲げられたりすると、望ましくないひずみ硬化が発生します。 機械加工中に、部品が過度に深い切削にさらされると、結果として生じる応力により、結晶転位が形成され、結果として硬化する可能性があります。 この不注意な硬化により、その後の加工が妨げられたり、工具ビットが損傷することさえあります。 延性のある部品を機械加工するときは、工具ビットを慎重に進めて、望ましくない加工硬化が発生しないようにする必要があります。

通常の作業中に設計パラメータを超えて曲げられた金属部品にも、ある程度のひずみ硬化が生じる場合があります。 これらのパラメーター内の小さなたわみは、内部構造を変更せずに元の形状に戻る材料に簡単に吸収されます。 ただし、これらの制限を超えて曲げると、転位形成のプロセスが始まり、材料が硬化します。 これにより、曲げに対する抵抗が生じ、最終的に部品のひび割れや破損につながる可能性があります。