第五章工程材料的强化理论
第五章材料力学考试复习重点知识与练习题
从图在该段中的变线段(T即为非粮馆举性段, 压液线可看出即整个拉伸过程可分为以下四个阶段。
* /）称线弹性段，其斜率即为弹性模量E,对应的最高应力值 虎克定律（r=Ec 成立。
而ab 段, 在该段内所产生的应变仍是弹性的， 但它与应力已不成正比。
b点相对立白 勺应力第五早材料力学 主讲：钱民刚 第一节 概论材料力学是研究各种类型构件（主要是杆）的强度、刚度和稳定性的学科，它提供 了有关的基本理论、计算方法和试验技术，使我们能合理地确定构件的材料、尺寸 和形状，以达到安全与经济的设计要求。
♦一、材料力学的基本思路 （一）理论公式的建立 理论公式的建立思路如下：（一）低碳钢材料拉伸和压缩时的力学性质低碳钢（通常将含碳量在0.3%以下 的钢称为低碳钢，也叫软钢）材料拉伸和压缩时的 （7- e 曲线如图5-1所示。
陶度箓n------- 搬面设计为确保构件不致因强度/、丸而破坏, 应使其最——该啊瓯丽于材料的极限应力0- u,物出射和 （力与姻（美系）* 变形外力 T ］表小，即临界前载应力力布1£配IX没有屈服阶段，也酸 _ 曲线的一条割线的斜率，作为其弹性模量。
它 1故衡量铸铁拉伸强度的唯一指标就是它被拉断时/,在较小的拉应力作用下即被拉断，且其延伸率很小，故铸铁TE与拉伸相比，可看出这类材料的抗压能力要比抗拉 事蝌性变形也较为蛾显。
破坏断口为斜断面，这表明试件是因m max对于塑性材料制成的杆，通常取屈服极限①良或名义屈服极限（T该段内应力基本上不变，但应变却在迅速增长，而且在该段内所产生的应变 成分，除弹性应变外，还包含了明显的塑性变形，该段的应力最低点 （7S 称为屈服 极限。
这时，试件上原光滑表面将会出现与轴线大致成 45。
的滑移线，这是由于试 件材料在45。
的斜截面上存在着最大剪应力而引起的。
对于塑性材料来说，由于屈 服时所产生的显著的塑性变形将会严重地影响其正常工作，故（7S 是衡量塑性材料强度的一个重要指标。
材料科学与工程基础第五章 材料的变形
孪生 在金属的塑性变形中，另一种较常见的形变方式为孪生， 它常作为滑移不易进行时的补充。一些具有密排六方结构的 金属，如镉、锌、镁、铍等，塑性变形常常部分的以孪生的 方式进行；而铋、锑金属的塑性变形几乎完全以孪生的方式 进行。对于有体心立方及面心立方结构的金属，当变形温度 很低，形变速度极快，或由于其它原因使滑移过程难以进行 时，也会通过孪生的方式进行塑性变形。孪生就是在切应力 孪生就是在切应力 孪生 作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面与晶向产 生的一种均匀切变过程。在孪生变形中， 生的一种均匀切变过程。在孪生变形中，已发生均匀切变的 那部分晶体称为孪晶 孪晶； 那部分晶体称为孪晶；均匀切变区与未切变区的分界面称为 孪晶界；发生均匀切变的那个晶面称为孪生面； 孪晶界；发生均匀切变的那个晶面称为孪生面；孪生面切动 的方向则为孪生方向 孪生方向。 的方向则为孪生方向。
晶体在滑移时的转动 晶体的塑性变形是由于滑移面沿着滑移方向运动产生的，在滑 移的同时，晶体也会发生转变，从而使晶体的空间取向发生了变化。 如果晶体受拉伸产生滑移时，如果两端不受限制，在滑移过程中， 为使滑移面和滑移方向保持不变，晶体轴线就会发生偏移。但是， 拉伸时，在夹头的作用下，晶体轴线不能自由偏斜，这就迫使滑移 面发生转动，使位向发生了改变。
回复 再结晶 晶粒长大
0 0
T1 t1
T2 t2
T3 t3
温度 时间
冷变形金属组织随加热温度及时间的变化示意图
一、回复 回复是指经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发 生改变前，即在再结晶晶核形成前，所产生的某些亚结构和性能 变化的过程。在回复过程中，由于温度的升高，在内应力的作用 下将发生局部塑性变形，金属的屈服强度下降，残余应力将得到 部分消除，所以，冷变形金属进行回复过程的退火称为去应力退 火，它具有即降低金属残余应力又保持加工硬化性能的作用。 回复的组织与结构变化 三个阶段： 低温回复过程 金属中的点缺陷密度明显降低。 中温回复过程 位错相消；形成亚晶界，位错胞也由此转化为规整 的亚晶粒，这一过程称为亚晶规整化过程。 高温回复阶段 位错垂直于滑移面的方向排列成小角度亚晶界， 小角度晶界的两侧为无畸变的亚晶，多边化。
第5章 工程材料的强化理论
τ= G/2π
是试验值的100～1000倍。
位错滑移模型－－通过位错在切应力作用下沿着滑移面逐步 滑动，这样遇到的阻力就很小，按此模型计算的结果与试验 结果在数量级上完全吻合。位错在很小的切应力作用下就能 滑动的现象称为位错的易动性。
5.3 第二相强，使合 金强度、硬度升高的现象。
原因：第二相阻碍位错运动，使位错滑动阻力增大。
分类：如果第二相微粒是通过过饱和固溶体的时效处理而沉淀 析出并产生强化，则称为沉淀强化或时效强化；如果第二相微 粒是通过粉末冶金方法加入并起强化作用，则称为弥散强化。
2. 再结晶晶粒大小的控制
影响再结晶晶粒大小的主要因素是变形度和退火温 度。 能发生再结晶的最小变形度通常在2%~8%范围内，但再 结晶晶粒特别粗大，这样的变形度称为临界变形度。这 是因为此时的变形量较小，形成的再结晶核心较少。当 变形度大于临界变形度后,则随着变形度的增大晶粒逐渐 细化。当变形度和退火保温时间一定时，再结晶退火温 度越高，再结晶后的晶粒越粗大。
2. 热加工特点
在热加工过程中，金属同时进行着两个过程：形变强化 和再结晶软化。塑性变形使金属产生形变强化，而同时发生 的再结晶(称为动态再结晶)过程又将形变强化现象予以消除。 因此，热加工时一般不产生明显加工硬化现象。
3. 热加工对金属组织与性能的影响
(1) 改善铸态组织缺陷 使铸态组织中的气孔、疏松及微裂纹焊合，提高金属致 密度，还可以使铸态的粗大树枝晶通过变形和再结晶的过程 而变成较细的晶粒，某些高合金钢中的莱氏体和大块初生碳 化物可被打碎并使其分布均匀等。这些组织缺陷的消除会使 材料的性能得到明显改善。 (2) 出现纤维组织 在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶 界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条， 这种组织也称为纤维组织。纤维组织的出现使金属呈现各向 异性，顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强度 较低。在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零 件工作时所受的最大拉应力的方向一致。
材料力学——精选推荐
材料力学第一章拉压一、构件设计应满足的要求：1、足够的强度：即抵抗破坏的能力；2、足够的刚度：即抵抗变形的能力；3、足够的稳定性：即保持平衡的能力；二、失稳：构件在一定外力的作用下，不能保持原有的平衡形式，称为失稳；细长杆件在压缩中容易产生失稳现象。
三、材料力学的基本假设：1、连续性假设：构件的整个体积内毫无空隙的充满了物质；2、均匀性假设：认为材料是均匀的，其力学性能与构件中的位置无关；（材料在外力作用下表现出来的性能，称为力学性能或机械性能）3、各项同性假设：沿各个方向均具有相同的力学性能；（相反，存在各向异性材料，常见的有碳纤维、玻璃纤维、环氧树脂、陶瓷等四、杆件变形的基本形式：拉伸或压缩、弯曲和扭转。
五、内力：外力作用下，构件内部相连两部分之间的相互作用力。
六、同一杆件在受力方式变化的情况下，即使只受轴向力作用，不同部分的轴向力大小也可能不同，如在杆端和杆中点均受力，切合力为0的情况。
七、设杆件的横截面积为A，轴力为N，且为均匀性材料，则横截面上各点处的正应力均为：Pa、Mpa、Gpa）。
八、圣维南原理：力作用于杆端的方式不同，只会使于杆端距离不大于杆横向尺寸的范围受其影响。
九、拉压杆上的最大剪应力发生在于杆轴成45°的斜截面上，其值为横截面正应力的一半。
十、单位长度的变形，称为正应变。
十一、材料的应力——应变曲线：工程中常用的材料的应力应变曲线分成以下几个阶段：1、线性阶段：在拉伸的初始阶段，应力——应变为一直线；此阶段的应力最高点，为材料的比例极限；2、屈服阶段：超过比例极限之后，应力和应变之间不再保持正比例关系。
此阶段内，应力几乎不变，但变形却极具增长，材料失去抵抗继续变形的能力，此种现象称为屈服。
相应的应力称为材料的屈服应力或屈服极限。
3、强化阶段：经过屈服阶段之后，材料又增强了抵抗变形的能力，此种现象称为强化。
强化节点最高点对应的应力称为材料的强度极限。
如果材料表面光滑，当材料屈服时，试样表面将出现于轴线成45°的线纹，作用有最大剪应力。
1第五章 材料加工力学基础--简_430108089
2015年春季
2015/5/17
材料加工原理
1
题外话
• 2011年诺贝尔化学奖获奖项目是什么？ • 什么是准晶？晶体？非晶体？Amorphous A h state t t
– 晶体：三维周期性有序重复的原子排列，出现1、2、3、4、6次 旋转对称性，不可能出现5次及6次以上的旋转对称性。 – 非晶体：近程有序、无长程序对称性。分玻璃和其他非晶态 – 准晶：具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称的固态有序 相
2015/5/17
材料加工原理
20
平板对接产生的焊接变形
2015/5/17
材料加工原理
21
金属塑性成形的物理基础
• • • • • • • 金属塑性成形的特点 塑性成形工艺的分类 塑性加工时变形的分类 塑性加工时的附加应力和残余应力 金属的塑性和变形抗力 变形体的模型 塑性变形机制、加工硬化、回复、再结晶、摩擦 和润滑
2015/5/17 材料加工原理
27
变形体的模型 （应力－应变曲线的简化形式）
• • • • • 理想弹塑性模型 弹塑性线性强化模型 幂强化模型 理想刚塑性模型 刚塑性线性强化模型
2015/5/17
材料加工原理
28
塑性变形机制、加工硬化
• 塑性变形机制：单晶体、多晶体 – 单晶体塑性变形的主要机制是滑移和孪生。 单晶体塑性变形的主要机制是滑移和孪生 – 多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶间变形两 种方式。除了滑移和孪生外，还有晶界滑动和 除 孪生 有 迁移，以及点缺陷的定向扩散（扩散蠕变）。 • 加工硬化 – 塑性变形造成组织上的变化，组织变化产生性 能上的变化：屈服极限、强度极限、硬度等均 提高，延伸率、截面收缩率、冲击韧性均降低 ；导电性、导热性、抗腐蚀性能均降低，铁磁 金属的磁性也会发生变化。
第5章 材料的形变和再结晶4
steel or, lead. Platinum and white gold are, at present, the most popular materials.
White gold（白金） is an alloy of gold (i.e., it is gold and silver or palladium（钯）. This is where the concept of Karat (开，克拉) comes in. Karat is a measure of the purity of the material.
2. 晶粒越细，塑韧性提高
细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易萌生； 晶界多，裂纹不易传播，在断裂过程中可吸收较 多能量,表现出高韧性。
晶界在塑性变形中的作用
协调作用：协调相邻晶粒变形
障碍作用：阻碍滑移的进行 促进作用：高温变形时两相邻晶粒沿晶界滑动 起裂作用：晶界阻碍滑移晶界应力集中
Strength or elongation
Cu
回答：为什么钻戒不用纯金而是用白金作为托 架的问题？
利用合金固溶强化理论，白金的硬度显然比纯金的高 ，以保证钻石不会从戒指中脱落。
4）屈服现象与应变时效
①屈服现象
上屈服点：试样开始屈服时对应的应力
下屈服点：载荷首次降低的最低载荷 屈服伸长：试样在此恒定应力下的伸长
拉伸试验时， p 接近于恒定。
m'
塑形变性前，ρm很低，v很大，τ 很大；这就是上屈服点 高的原因。
3. 弥散强化 4. 加工硬化
6. 应变时效
7. 柯氏气团 8. 形变织构
Questions?
1. 为什么工程上很少用纯金属？
第五章材料的强化理论
再结晶与回复的不同之处在于机械性能能完全 恢复到冷变形前的状态，加工硬化得以消除。生产 中利用这一点来消除加工硬化，使塑性加工能够顺 利进行下去，这种工艺称为再结晶退火。
(3)晶粒长大
冷变形金属在再结晶刚 完成时，一般得到细小的等 轴晶粒组织。如果继续提高 加热温度或延长保温时间， 将引起晶粒进一步长大，它 能减少晶界的总面积，从而 降低总的界面能，使组织变 得更稳定。晶粒长大的驱动 力来自界面能的降低。
(3) 塑变不均匀性
由多晶体中各个晶粒之间变形的不同时性可知， 每个晶粒的变形量各不相同，而且由于晶界的强度高 于晶内，使得每一个晶粒内部的变形也是不均匀的。
课堂思考讨论题： 1 单晶材料和多晶材料哪个强度高，为什么？
2 晶粒细化能使金属强度提高吗？
1 晶界对滑移有阻碍，各晶粒位向不同。
5.1.2塑性变形对金属组织与性能的影响 1.塑性变形对金属组织结构的影响 (1) 形成纤维组织
(2)再结晶 加热温度升至 1/2 T熔，变形组织的基体 上产生新的无畸变的晶 核，并迅速长大形成等 轴晶粒，逐渐取代全部 变形组织。金属的加工 硬化状态消除，性能基 本上恢复到冷变形之前 的状态。这一过程叫再 结晶。再结晶驱动力来 自储存能，再结晶完成 后，冷变形金属中的储 存能全部释放。
再结晶温度
加工硬化方法举例
3. 塑性变形对金属物理、化学性能的影响 经过冷塑性变形后，金属的物理性能和化学性 能也将发生明显的变化。通常使金属的导电性、 电阻温度系数和导热性下降。塑性变形还使导磁 率、磁饱和度下降，但矫顽力增加。塑性变形提 高金属的内能，使化学活性提高，耐腐蚀性下降。
5.1.3 变形金属在加热时组织与性能的变化 1. 回复和再结晶 冷变形后的金属内能升高，存在储存能，处于不 稳定状态，具有自发恢复到变形前状态的趋势。一旦 受热（加热到0.5T熔温度附近），冷变形金属的组织 和性能就会发生一系列的变化，可分为回复、再结晶 和晶粒长大三个阶段。
《工程材料学》习题
《工程材料学》习题《工程材料学》习题第一章概论一、解释名词晶体、金属键、离子键、分子键、共价键二、填空题 1、材料科学的任务是揭示材料的之间的相互关系及变化规律。
2、材料的性能主要包括两个方面。
3、晶体物质的基本特征是。
4、固体中的结合键可分为种，它们是、、、。
三、是非题1、晶体是较复杂的聚合体。
2、结构材料是指工程上要求机械性能的材料。
3、物质的状态反映了原子或分子之间的相互作用和它们的热运动。
4、比重较大的金属是黑色金属，比重较小的金属是有色金属。
四、综合分析题1、比较离子晶体与分子晶体的结构特征及性能特点。
2、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。
第二章金属的结构一、名词解释固溶强化弥散强化相金属化合物固溶体二、是非题1、金属化合物相与固溶体相的本质区别在于前者的硬度高、脆性大。
2、于溶质原子对位错运动具有阻碍作用，因此造成固溶体合金的强度、硬度提高。
3、固溶体的强度、硬度一定比溶剂金属的强度、硬度高。
三、选择题1、固溶体合金在结晶时a)不发生共晶转变b)要发生共晶转变c)必然有二次相析出 d)多数要发生共析转变 2、二元合金中，铸造性能最好的合金是：a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金 3、同素异构转变伴随着体积的变化，其主要原因是： a)晶粒尺寸发生变化b)过冷度发生变化c)致密度发生变化d)晶粒长大速度发生变化 4、二元合金中，压力加工性能最好的合金是a)固溶体合金b)共晶合金c)共析合金d)包晶成分合金四、填空题1、强化金属材料的基本方法：、和。
合金的两大基本相是和，其本质区别是。
第三章金属的结晶一、解释名词疲劳强度、组织、过冷度、晶格、变质处理、晶体结构、晶体二、是非题1、金属结晶的必要条件是快冷。
2、细晶粒金属的强度高但塑性差。
3、凡是液体凝固成固体的过程都是结晶过程。
4、金属的晶界是面缺陷。
晶粒越细，晶界越多，金属的性能越差。
5、纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。
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工程上应用的金属材料通常是多晶体。 最常见的强化方法： （1）形变强化 （2）固溶强化 （3）第二相强化 （4）细晶强化。
5.1 形变强化
形变强化（加工硬化）：金属材料经塑性变形后，其强度 和硬度升高，塑性和韧性下降的现象。
金属制件的压力加工方法：锻造、轧制、拉拔、和冲压等。 压力加工特点 ：使金属在外力作用下，发生不能自行 恢复的形状和尺寸的变化，即塑性变形。 目的： （1）深入理解各种机械性能指标的本质； （2）充分发挥金属材料的潜力； （3）正确掌握压力加工和退火工艺。
单晶体的屈服强度将随着取向因子的变化而变化。为什 么？ 外力方向改变，加在滑移系上的取向因子也会发生改变， λ 、φ 都接近45 º ，取向因子取得极大值，s最低 ，称 为软位向，当λ 、φ 只要有一个接近90 º 时，取向因子趋 近于零， s 趋近于无穷大，为硬位向。 (4) 滑移的位错机制
(2)再结晶
定义：塑性变形金属加热到一定温度之后，在变形组织的基体中， 重新生成无畸变的新晶粒的过程。 再结晶驱动力来自储存能 再结晶温度：是指冷变形金属开始再结晶的最低温度。 T再= （(0.35~0.4) T熔)
原子活动能力增强，变形组织的基体上产生新的无畸变的 晶核，并迅速长大形成等轴晶粒，逐渐取代全部变形组织。 经过再结晶后，冷变形金属的强度、硬度显著下降，塑性、 韧性显著提高，微观内应力完全消除，储存能全部释放。 加工硬化状态消除，金属又基本上恢复到冷变形之前的性 能。
变形黄铜的再结晶
金属的再结晶过程是通过形核和长大方式完成的。但它不是相变过 程，这与结晶不同。再结晶过程也不是一个恒温过程，而是自某一 温度开始，随着温度的升高和保温时间的延长而逐渐形核、长大的 连续过程。因而再结晶温度是指冷变形金属开始进行再结晶的最低 温度。通常定义为变形量很大(≥70%)的金属在1h的保温过程中， 能够完成再结晶的最低温度。大量实验表明，再结晶温度T再与熔 点T熔（以绝对温度表示）之间存在如下近似关系：T再 = (0.35~0.4)T熔 。
整体滑移模型－－开始人们认为晶 体的滑移是晶体的一部分相对于另 一部分同时作整体的刚性移动，则 按此模型计算出的最小滑移切应力 是 τ= G/2π 是试验值的100～1000倍。
位错滑移模型－－通过位错在切应力作用下沿着滑 移面逐步滑动，这样遇到的阻力就很小，按此模型 计算的结果与试验结果在数量级上完全吻合。位错 在很小的切应力作用下就能滑动的现象称为位错的 易动性。
滑移的位错机制示意图
滑移的位错机制示意图
(5) 孪生 当金属晶体滑移变形难以进行时，其塑性变形还可能 以生成孪晶的方式进行，称为孪生。例如滑移系较少 的密排六方晶格金属易以孪生方式进行变形。
钛合金六方相中的形变孪晶
2. 多晶体塑性变形特点
多晶体的特点：存在晶界，各晶粒位向不同。 多晶体塑性变形特点： (1) 塑变不同时性； (2) 塑变不均匀性；(3) 塑变协调性 (1) 塑变不同时性 多晶体由位向不同的许多小晶 粒组成，在外加应力作用下， 只有处在有利位向（取向因子 最大的软位向）的晶粒的滑移 系才能首先开动，周围取向不 利的晶粒中的滑移系上的分切 应力还未达到临界值，这些晶 粒仍处在弹性变形状态。
经冷变形金属在加热时组织变化示意图
（1）回复 什么是回复？
变形金属在加热温度较低时，仅因金属中的一些点缺陷和位 错的迁移而所引起的某些晶内的变化。
什么是多边化？
加热温度较低，原子活动能力有限，仅点缺陷密度显著下降， 而位错密度变化不大，位错只是由缠结状态改变为规则排列的 位错墙（构成小角亚晶界），位错组态、分布的这一变化过程。 组织和性能的变化： 显微组织没有变化，晶粒仍是冷变形后的纤维状，金属的机 械性能，如硬度、强度变化不大，塑性略有提高，第一、二类 内应力基本消除, 某些物理、化学性能发生明显变化，如电导率 显著增大，应力腐蚀抗力提高。
5.1.2塑性变形对金属组织与性能的影响
1.塑性变形对金属组织结构的影响 (1) 形成纤维组织 金属经塑性变形时，沿着变形方向晶粒被拉长。当变形量很大 时，晶粒难以分辨，而呈现出一片如纤维丝状的条纹，称之为纤 维组织。
冷变形量30%
冷变形量50%
低碳钢冷塑性变形后的显微组织
变形量对显微组织的影响
经5%冷变形的纯铝的位错网络
(4) 点阵畸变严重
金属在塑性变形中，外力所作的功大部分转化为热，尚有一部分 （约占10%）以畸变能的形式储存在形变金属内部，这部分能量叫 储存能。 储存能的具体表现方式为：宏观残余应力（第一类内应力） 微观残余应力（第二类内应力） 晶格畸变（第三类内应力） 宏观残余应力：是物体各部分不均匀变形所引起的，在整个物体范 围内平衡。 微观残余应力：由晶粒或亚晶变形不均匀引起，在晶粒或亚晶范 围内平衡。 晶格畸变：由变形金属内部产生大量点阵缺陷（空位、间隙原子、 位错等）引起，其作用范围仅为几十至几百个纳米。 在变形金属吸收的能量中绝大部分转变为点阵畸变能，约占储 存能的90%。
2.塑性变形对金属力学性能的影响
(1) 呈现明显的各向异性 主要是由于形成了纤维组织和变形织构。
制耳：织构会造成深冲 压成形的板材沿各方向 变形不均匀性，使工件 的边缘出现高低不平的 现象。
（a）无制耳
（b）有制耳
各向异性导致的“制耳”
(2) 产生形变强化 主要原因： 位错密度升高 形变胞的形成和不断细化 阻碍 位错滑移 金属的变形抗力升高 强度、硬度 升高，塑性、韧性下降。
使铸态组织中的气孔、疏松及微裂纹焊合，提高金属致密度， 还可以使铸态的粗大树枝晶通过变形和再结晶的过程而变成较细 的晶粒，某些高合金钢中的莱氏体和大块初生碳化物可被打碎并 使其分布均匀等。这些组织缺陷的消除会使材料的性能得到明显 改善。
(2) 出现纤维组织
在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方 向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。纤维组织 的出现使金属呈现各向异性，顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强 度较低。在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零件工作时所受的最 大拉应力的方向一致。
滑移面：原子排列最密的晶面。 滑移方向：原子排列最密的晶向。 滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来组成一 个滑移系。 滑移系与金属的晶体结构类型有关。滑移面通常是晶体中原子 排列最密的晶面，而滑移方向则是原子排列最密的晶向。在其 它条件相同时，金属晶体中滑移系愈多，该金属的塑性愈好。
(3) 滑移的临界分切应力
(2) 形成形变织构
形变织构：在变形量很大时，金属中各晶粒的取向会大致趋于一致， 这种由于变形而使晶粒具有择优取向的组织叫形变织构。 随着变形的发生，还伴随着晶粒的转动。在拉伸时晶粒的滑移面转 向平行于外力的方向，在压缩时转向垂直于外力方向。
丝织构
形变织构示意图
板织构
（3）亚结构细Leabharlann 冷变形会增加晶粒中的位错密度。随着变形量的增加，位错交 织缠结，在晶粒内形成胞状亚结构，叫形变胞（或形变亚晶）。 胞内位错密度较低，胞壁是由大量缠结位错组成。变形量越大， 则形变胞数量越多，尺寸越小。
5.1.1金属的塑性变形
单晶体和多晶体的概念 1.单晶体塑性变形 (1) 变形基本方式
单晶体变形基本方式：滑移和孪生（滑移是主要变形方式） 滑移：晶体的一部分相对于另一部分沿着某一晶面和晶向 发生相对滑动。
滑移面两侧晶体的结构类型和晶体取向均末有改变。
滑移现象
铜拉伸试样表面滑移带
滑移带示意图
(2) 滑移系
(3)晶粒长大
冷变形金属在再结晶刚完成 时，一般得到细小的等轴晶 粒组织。如果继续提高加热 温度或延长保温时间，将引 起晶粒进一步长大，它能减 少晶界的总面积，从而降低 总的界面能，使组织变得更 稳定。晶粒长大的驱动力来 自界面能的降低。
黄铜再结晶退火的晶粒长大
2. 再结晶晶粒大小的控制
影响再结晶晶粒大小的主要因 素是变形度和退火温度。能发 生再结晶的最小变形度通常在 2%~8%范围内，但再结晶晶 粒特别粗大，这样的变形度称 为临界变形度。这是因为此时 的变形量较小，形成的再结晶 核心较少。当变形度大于临界 变形度后,则随着变形度的增大 晶粒逐渐细化。当变形度和退 火保温时间一定时，再结晶退 火温度越高，再结晶后的晶粒 越粗大。
合理
吊钩中的纤维组织
不合理
5.2固溶强化
5.2.1 固溶强化现象 定义：溶质原子溶入金属基体而形成固溶体，使金属的强度、 硬度升高，塑性、韧性有所下降，这一现象称为固溶强化。例如单 相的黄铜、单相锡青铜和铝青铜都是以固溶强化为主来提高合金强 度和硬度的。 原因：由于溶质原子造成了晶格畸变，其应力场将与位错应力 场发生弹性交互作用并阻碍位错运动，这是产生固溶强化的主要原 因。 Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Zn Cu Zn Cu Cu Cu Cu Cu
2. 热加工特点
在热加工过程中，金属同时进行着两个过程：形变强化和再结晶软 化。塑性变形使金属产生形变强化，而同时发生的再结晶(称为动 态再结晶)过程又将形变强化现象予以消除。因此，热加工时一般 不产生明显加工硬化现象。
热加工时的动态再结晶示意图
3. 热加工对金属组织与性能的影响
1) 改善铸态组织缺陷
变形量对再结晶晶粒大小的影响
5.1.4 金属的热加工
压力加工是利用塑性变形的方法使金属成形并改性的工艺 方法。由于在常温下进行塑性变形会引起金属的加工硬化， 这使得对某些尺寸较大或塑性低的金属在常温下难以进行 塑性变形。生产上通常采用在加热条件下进行塑性变形。 1. 热加工与冷加工
在再结晶温度以上进行的压力加工称为热加工，在再 结晶温度以下回复温度以上进行的压力加工称为温加工， 在回复温度以下进行的压力加工称为冷加工，或产生加工 硬化的压力加工称为冷加工。例如钨的再结晶温度约为 1200℃，因此，即使在1000℃进行变形加工也属于冷加工。