加工硬化（也称为冷作硬化或应变硬化）是指在低于材料再结晶温度（通常为室温）进行的塑性变形加工（如轧制、拉拔、冲压、锻造等）经过中，金属材料的强度和硬度显著进步，同时塑性和韧性下降的现象。

加工硬化的含义：

这是一种材料在承受塑性变形时内部结构发生变化导致的强化机制。其结局是：

强度（屈服强度、抗拉强度）进步

硬度进步

塑性（延伸率、断面收缩率）下降

韧性下降

物理性能发生变化（如导电性、导磁性下降）

后续塑性变形能力降低（材料变“脆”了）

加工硬化的机理：

加工硬化的根本缘故在于塑性变形经过中位错密度急剧增加以及位错运动受阻。其核心机理可以从下面内容多少方面阐述：

1. 位错密度升高与缠结：

金属的塑性变形主要通过位错在滑移面上的运动来实现。

随着塑性变形量的增加，位错大量增殖（例如通过弗兰克-瑞德源机制），导致晶体内部的位错密度从退火态的约10~10/cm2 剧增至101~1012/cm2 甚至更高。

这些增殖的位错在运动经过中会相互交截、缠绕，形成复杂的位错网络和缠结结构。

2. 位错相互影响与运动受阻：

位错交截： 运动中的位错穿过其他位错的滑移面时会发生交截，形成割阶或扭折。这些缺陷成为位错继续运动的障碍。

位错反应： 相遇的位错可能发生反应，合成新的位错（如Lomer-Cottrell位错锁）。这些反应形成的位错往往不可动或难以运动，成为有效的障碍。

位错塞积： 当许多位错在同一滑移面上运动时，如果遇到障碍（如晶界、第二相粒子、L-C锁等），前面的位错会被阻挡，后续位错在障碍前堆积起来，形成位错塞积群。位错塞积群会产生很强的反向应力场，阻碍后续位错的滑移。

位错胞结构形成： 在较高变形量下，大量缠结的位错会重新排列，形成胞状结构。胞壁是由高密度缠结位错组成的区域，胞内则是位错密度相对较低的区域。胞壁成为位错运动的强大屏障。

3. 林位错强化：

正在运动的位错（称为“运动位错”）在穿过其他与之不平行的滑移面上的大量位错（称为“林位错”）时，需要“砍断”这些林位错或越过它们。

这个经过需要额外的应力（称为林位错强化应力），从而进步了材料的流变应力（即开始塑性变形所需的应力）。

4. 多晶体效应（晶界强化）：

在多晶体材料中，相邻晶粒的取向不同。一个晶粒内滑移系启动产生的位错运动到晶界处会被阻挡。

为了协调相邻晶粒的变形，需要在相邻晶粒内启动多个滑移系（多系滑移），这进一步增加了位错密度和位错交互影响的复杂性，强化了硬化效果。

加工硬化的核心机理是：

塑性变形 → 位错大量增殖 → 位错密度剧增 → 位错间发生复杂交互影响（交截、反应、塞积、缠结）→ 形成大量阻碍位错运动的障碍（位错网络、缠结、塞积群、胞壁、林位错）→ 位错滑移阻力显著增大 → 要使材料继续变形，必须施加更大的应力 → 宏观表现为强度、硬度升高，塑性韧性降低。

加工硬化的意义：

强化手段： 是进步金属材料强度的主要工艺技巧其中一个，尤其适用于不能通过热处理强化的材料（如奥氏体不锈钢、纯金属）。

均匀变形： 使塑性变形更均匀（变形开头来说发生在较软区域，该区域硬化后变形转移到相邻区域）。

安全储备： 进步构件过载时的安全性（局部屈服导致该区域硬化，阻止变形继续进步）。

成型极限： 限制了材料在冷加工经过中的最大变形量（需中间退火恢复塑性）。

残余应力： 伴随加工硬化会产生残余应力。

领会加工硬化现象及其位错学说机制，对于金属材料的加工成型工艺制定、性能预测和控制以及失效分析都至关重要。可通过硬度测试（如洛氏硬度HRB、HRC或维氏硬度HV）或拉伸试验（屈服强度、抗拉强度）来测量加工硬化的程度。