金属组织的影响：显微组织的变化

冷挤压对金属组织有一定的影响。从钢的冷挤压来看，变形后的组织结构大致会发生如下一些变化。

1.显微组织的变化

冷挤压时，在强烈的三向压应力作用下，金属晶粒被破碎，原来晶粒较大的金属，冷挤压变为晶粒较小的金属。

挤压时，金属晶粒的形状也发生了改变，使原来近于球形的晶粒由于变形而被拉长，如图1-61所示。冷挤压的变形程度越大，晶粒形状的改变也越大。被拉长的晶粒相对地增加了晶粒边界的表面积，即相对地增加了难变形区。难变形区越大，变形抗力的提高也越大。这是冷挤压加工可以强化金属的原因之一。

冷挤压变形时，晶粒的方位也有了改变。变形前为取向无序的晶粒（见图1-62a），随着变形的发展而变成在位向上的有序状态图（见图1-62b）。当冷挤压的变形量很大时，各晶粒的取向会大致趋向一致。这种由于变形而使晶粒具有择优取向的组织，称为“变形织构”。

图1-61 晶粒形状改变

a）变形前 b）变形后

图1-62 冷挤压变形前后晶粒方位的改变

a）变形前 b）变形后

冷挤压件的变形织构形成会产生以下影响：(www.xing528.com)

1）随着晶粒位向进入有序状态，使金属材料的变形抗力有所提高。

2）晶粒有序位向的形成会引起金属材料的力学性能各向异性。

在冷挤压变形的金属中，存在削弱金属强度的夹杂物。由于冷挤压加工是属于二压一拉的主应变状态，因此，夹杂物顺着拉伸的方向被拉长，这就造成了所谓纤维组织。随着变形程度的增加，纤维组织越细越长，它在降低金属强度方面的作用就越小，从而使零件的强度相应提高。

2.产生内应力

经冷挤压成形加工的零件，放置一段时间后，可能会自动发生变形，这是由于零件内部存在着内应力而造成的。此处讲的内应力就是前述的残余应力，因此，与三种残余应力相对应，内应力也有三种类型。

（1）宏观内应力 宏观内应力是由被挤毛坯各部分之间的变形不均匀而引起的。

（2）微观内应力 微观内应力是由于各晶粒取向不一致，产生了不均匀变形而引起的。

（3）晶格畸变 晶格畸变是由于冷挤压变形使原子在晶格中偏离其平衡位置而引起的。

为了避免零件变形，可采用去应力退火工艺。

3.亚结构细化

在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差也很小的晶块，它们相互嵌镶而成晶粒，这些小晶块称为亚结构。铸态金属中亚结构尺寸较大，其边长为10^-2cm，经过冷挤压等冷塑性变形以后，亚结构将细化为10^-6～10^-4cm。亚结构的边界是晶格畸变区，堆积有大量的位错。因此，亚结构细化可以强化金属材料。