低碳鋼經過冷作硬化後改變了什麼

A. 塑性材料經過冷作硬化,有何利弊

金屬材料在常溫或再結晶溫度以下的加工產生強烈的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒產生剪切、滑移，晶粒被拉長，這些都會使表面層金屬的硬度增加，減少表面層金屬變形的塑性，稱為冷作硬化。金屬在冷態塑性變形中，使金屬的強化指標，如屈服點、硬度等提高，塑性指標如伸長率降低的現象稱為冷作硬化。

普通彈性材料（例如低碳鋼）在拉伸實驗中會經歷4個階段：彈性形變、屈服階段、強化階段、破壞直至斷裂。
彈性形變：即材料所受拉力在彈性極限之內，拉力與材料伸長成正比（胡克定律）。當外力撤去之後，材料會恢復原來的長度。
屈服階段：在外部拉力超過彈性極限之後，材料失去抵抗外力的能力而「屈服」，即在此情況下外力無顯著變化材料依然會伸長。當外力撤去後，材料無法回到原來的長度。
強化階段：材料在內部晶體重新排列後重新獲得抵抗拉伸的能力，但此時的形變為塑性形變，外力撤去後無法回到原來的長度。
破壞階段：材料在過度受力後開始在薄弱部位出現頸縮現象，抵抗拉伸能力急劇下降，直至斷裂。
由於鋼材在從紅熱狀態冷卻後，內部熱應力及晶體排列的緣故，無法使其發揮出最大的抵抗拉伸能力，因此在常溫下，將鋼材拉伸至強化階段後撤去外力。鋼材經過這種加工後，長度增加，直徑縮小，彈性極限上升至相當於原材料強化階段，大大提升了材料的彈性極限。並且使應變率降低，提高了材料的剛度。

B. 鋼材經過冷加工所產生的應變硬化後什麼發生變化

鋼材的破壞分塑性破壞和脆性破壞兩種。
脆性破壞：載入後，無明顯變形，因此破壞前無預兆，斷裂時斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大。
影響脆性破壞的因素
1.化學成分
2.冶金缺陷（偏析、非金屬夾雜、裂紋、起層）
3.溫度（熱脆、低溫冷脆）
4.冷作硬化
5.時效硬化
6.應力集中
7.同號三向主應力狀態
1 ) 鋼材質量差、厚度大：鋼材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,夾雜物等冶金缺陷嚴重,韌性差等；較厚的鋼材輥軋次數較少，材質差、韌性低，可能存在較多的冶金缺陷。
(2) 結構或構件構造不合理：孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當等使應力集中嚴重。
(3) 製造安裝質量差：焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯,焊接缺陷大,殘余應力嚴重；冷加工引起的應變硬化和隨後出現的應變時效使鋼材變脆。
(4) 結構受有較大動力荷載或反復荷載作用：但荷載在結構上作用速度很快時（如吊車行進時由於軌縫處高差而造成對吊車梁的沖擊作用和地震作用等），材料的應力- 應變特性就要發生很大的改變。隨著加荷速度增大,屈服點將提高而韌性降低。特別是和缺陷、應力集中、低溫等因素同時作用時,材料的脆性將顯著增加。
（5）在較低環境溫度下工作：當溫度從常溫開始下降肘,材料的缺口韌性將隨之降低,材料逐漸變脆。這種性質稱為低溫冷脆。不同的鋼種,向脆性轉化的溫度並不相同。同一種材料,也會由於缺口形狀的尖銳程度不同,而在不同溫度下發生脆性斷裂。
為了防止鋼材的脆性斷裂，可以從以下幾個方面著手：
1、裂紋
當焊接結構的板厚較大時（大於25mm），如果含碳量高，連接內部有約束作用，焊肉外形不適當，或冷卻過快，都有可能在焊後出現裂紋，從而產生斷裂破壞。針對這個問題，把碳控制在0.22%左右，同時在焊接工藝上增加預熱措施使焊縫冷卻緩慢，解決了斷裂問題。
焊縫冷卻時收縮作用受到約束，有可能促使它出現裂紋。措施是：在兩板之間墊上軟鋼絲留出縫隙，焊縫有收縮餘地，裂紋就不會出現。
把角焊縫的表面作成凹形，有利於緩和應力集中。凹形表面的焊縫，焊後比凸形的容易開裂，原因是凹形縫的表面有較大的收縮拉應力，並且在45°截面上焊縫厚度最小。凸形縫表面拉力不大，而45°截面又有所增強，情況要好的多。在凹形焊縫開裂的條件下，改用凸形焊縫，就不再開裂。
2、應力
考察斷裂問題時，應力是構件的實際應力，它不僅和荷載的大小有關，也和構造形狀及施焊條件有關。幾何形狀和尺寸的突然變化造成應力集中，使局部應力增高，對脆性破壞最為危險。施焊過程造成構件內的殘余拉應力，也是不利的。因此，避免焊縫過於集中和避免截面突然變化，都有助於防止脆性斷裂。
3、材料選用
為了防止脆性斷裂，結構的材料應該具有一定的韌性。材料斷裂時吸收的能量和溫度有密切關系。吸收的能量可以劃分為三個區域，即變形是塑性的、彈塑性的和彈性的。要求材料的韌性不低於彈性，以避免出現完全脆性的斷裂，也沒有必要高於彈塑性，對鋼材要求太高，必然會提高造價。鋼材的厚度對它的韌性也有影響。厚鋼板的韌性低於薄鋼板。
4、構造細部
發生脆性斷裂的原因是存在和焊縫相交的構造縫隙，或相當於構造縫隙的未透焊縫。構造焊縫相當於狹長的裂紋，造成高度的應力集中，焊縫則造成高額殘余拉應力並使近旁金屬因熱塑變形而時效硬化，提高脆性。低溫地區結構的構造細部應該保證焊縫能夠焊透。因此，設計時必須注意焊縫的施工條件，以保證施焊方便，能夠焊透。

C. 鋼材經過冷作硬化後,其比例極限,延伸率均可得到提高對嗎

延伸率會下降。因為冷作硬化後，材料強硬度提高，變形度下降了。比例極限提高。。。

D. 冷作硬化的冷作硬化的力學現象

普通彈性材料（例如低碳鋼）在拉伸實驗中會經歷4個階段：彈性形變、屈服階段、強化階段、破壞直至斷裂
彈性形變：即材料所受拉力在彈性極限之內，拉力與材料伸長成正比（胡克定律）。當外力撤去之後，材料會恢復原來的長度。
屈服階段：在外部拉力超過彈性極限之後，材料失去抵抗外力的能力而「屈服」，即在此情況下外力無顯著變化材料依然會伸長。當外力撤去後，材料無法回到原來的長度。
強化階段：材料在內部晶體重新排列後重新獲得抵抗拉伸的能力，但此時的形變為塑性形變，外力撤去後無法回到原來的長度。
破壞階段：材料在過度受力後開始在薄弱部位出現頸縮現象，抵抗拉伸能力急劇下降，直至斷裂。
由於鋼材在從紅熱狀態冷卻後，內部熱應力及晶體排列的緣故，無法使其發揮出最大的抵抗拉伸能力，因此在常溫下，將鋼材拉伸至強化階段後撤去外力。鋼材經過這種加工後，長度增加，直徑縮小，彈性極限上升至相當於原材料強化階段，大大提升了材料的彈性極限。並且使應變率降低，提高了材料的剛度。

E. 什麼是材料的冷作硬化

材料的冷作硬化是一種獨特的金屬強化技術，它不依賴於熱處理，而是通過在室溫或低於再結晶溫度下對低碳鋼件進行冷態拉伸，使其達到強化狀態，從而提升材料的強度。在這個過程中，金屬經歷復雜的塑性變形，晶格結構發生扭曲和畸變，晶粒經歷剪切和滑移，導致晶粒長度增加，使得表面層金屬的硬度顯著提高，其塑性性能相應降低。

這種強化現象表現在金屬的力學性能上，屈服強度和硬度增加，而塑性指標如伸長率則有所下降。值得注意的是，盡管冷作硬化過程中金屬的彈性模量保持不變，但整體性能的提升主要集中在強度和硬度方面，這對於需要高強度但不需要顯著塑性變形的應用場景特別有利。