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第三章金属材料的塑性变形

金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进

行各种塑性加工，如轧制、挤压、冷拔、

锻压、冲压等，以获得具有一定形状、尺

寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，

以及零件毛坯或零件。

〔各种加工方法〕

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3.1单晶体和多晶体的塑性变

形

3.1.1单晶体的塑性变形

单晶体的塑性变形有两种,即

滑移和孪生。

1.滑移

滑移是指在切应力作用下，晶

体的一局部沿一定晶面〔滑移面〕

和晶向〔滑移方向〕相对于另一局

部发生的滑动。

外力〔F〕在某晶面上产生的

应力可分解为正应力〔σ〕及切应

力〔τ〕。

正应力只能引起晶格的弹性伸

长，而切应力那么可使晶格在发生

弹性歪扭之后，进一步使晶体发生

滑移。.

滑移变形具有以下特点：

⑴滑移总是沿着晶体中

原子密度最大的晶面〔密排

面〕和其上密度最大的晶向

〔密排方向〕进行。

⑵滑移只能在切应力的作用下发生。

⑶滑移时晶体的一局部相对于另一局部沿滑移方向位移的距离

为原子间距的整数倍。滑移是通过位错的运动来实现的。

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2.孪生

在切应力作用下，晶体的一局部沿一定的晶面〔孪晶面〕和晶

向〔挛晶方向〕相对于另一局部所发生的切变称为孪生。

孪生与滑移的区别是：

1〕孪生所需要的临界切应力比滑移大得多，变形速度极快。

2〕发生切变、位向改变的这一局部晶体称为孪晶带或孪晶。

3〕孪晶中每层原子沿孪生方向的相对位移距离是原子间距的分数。

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3.1.2多晶体的塑性变形

1.晶粒取向对塑性变形的影响

在多晶体中，各个晶粒内原

子排列的位向不一致，这样

不同晶粒的滑移系的取向就

会不同。

作用在不同晶粒滑移系

上的分切应力会有差异，分

切应力最大的那些晶粒最先

开始滑移。多晶体金属的塑

性变形将会在不同晶粒中逐

批发生.

是个不均匀的塑性变形

过程。

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2.晶界对塑性变形的影响

在多晶体中存在晶界，其原子排列不规那么，当位错运动到这

一区域附近时将会受到晶界的阻碍而堆积起来，形成位错塞积。欲

使变形继续进行，就必须要增加外力，即变形抗力增大。金属晶粒

越细，同体积的晶界越多，因而变形抗力越大，金属的强度越大。

另外，金属晶

粒越细，在外力作

用下有利于滑移和

能够参与滑移的晶

粒数目也越多，使

一定的变形量分散

在更多的晶粒之中，

表现出塑性的提高。

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3.2

金属的形变强化

3.2.1

形变强化现象

⑴产生加工硬化现象随

着塑性变形量的增加，金属的

强度、硬度升高，塑性、韧性

下降，这种现象称为加工硬化，

也称形变强化。

⑵影响金属的物理、化学

性能金属经塑性变形后，使

电阻增大，耐蚀性降低。

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3.2.2塑性变形后金属的组织结构的变化

⑴纤维组织形成金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变形

量的增加晶粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。

当拉伸变形量很大时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也被

拉长，形成所谓纤维组织。

变形前后晶粒形状变化示意图