金属塑性变形以及加工硬化
金属塑性变形与压力加工
⑶中心等轴晶区: 由于结晶潜热的不断放出，散热 速度不断减慢，导致柱状晶生长停止，当心部液体 全部冷至实际结晶温度T1以下时，在杂质作用下以 非均匀形核方式形成许多尺寸较大的等轴晶粒。
2、铸造缺陷 铸造缺陷的类型较多，常见的有
缩孔、气孔、疏松、偏析、夹渣、 白点等，它们对性能是有害的. 缩孔：缩孔是由于液态金属结晶 时体积收缩且补缩不足造成的。 可通过改变结晶时的冷却条件和 加冒口等来进行控制。钢锭出现 缩孔在锻轧前应切除.
1、铸锭(件)的组织 铸锭(件)的宏观组织通常由三个区
组成:
⑴ 表层细晶区：浇注时， 由于冷模壁产生很大的过 冷度及非均匀形核作用， 使表面形成一层很细的等 轴晶粒区。
⑵ 柱状晶区：由于模壁温度升高，结晶放出潜热， 使细晶区前沿液体的过冷度减小，形核困难。加上 模壁的定向散热，使已有的晶体沿着与散热相反的 方向生长而形成柱状晶区。
(c) 变形80%
5%冷变形纯铝中的位错网
由于晶粒的转动，当塑性变
形达到一定程度时，会使绝
大部分晶粒的某一位向与变
形方向趋于一致，这种现象 称织构或择优取向。
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
形变织构使金属呈
丝织构
板织构
现各向异性，在深
冲零件时，易产生
形变织构示意图
“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构
黄 铜
加热温度 ℃
㈠ 回复 回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷
及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位 与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合 并而使缺陷数量减少等。 由于位错运动使其由冷 塑性变形时的无序状态 变为垂直分布，形成亚 晶界，这一过程称多边 形化。
第二章 金属材料的塑性变形与性能
9
根据载荷作用性质不同：
a）拉深载荷 --拉力 b）压缩载荷 —压力 c）弯曲载荷 --弯力 d）剪切载荷--剪切力 e）扭转载荷--扭转力
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2.内力 （1）定义 工件或材料在受到外部载荷作用时，为使其不变形，在 材料内部产生的一种与外力相对抗的力。 （2）大小 内力大小与外力相等。 （3）注意 内力和外力不同于作用力和反作用力。
2
§1.金属材料的损坏与塑性变形
1.常见损坏形式
a）变形
零件在外力作用下形状和尺寸所发生的变化。 （包括：弹性变形和塑性的现象。
c）磨损
因摩擦使得零件形状、尺寸和表面质量发生变化的现象。
3
2.常见塑性变形形式 1）轧制 （板材、线材、棒材、型材、管材）
28
2）应用范围 主要用于：测定铸铁、有色金属及退火、正火、 调质处理后的各种软钢或硬度较低的 材料。 3）优、缺点 优点：压痕直径较大，能比较正确反映材料的平均 性能；适合对毛坯及半成品测定。 缺点：操作时间比较长，不适宜测定硬度高的材料； 压痕较大不适合对成品及薄壁零件的测定。
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2.洛氏硬度（HR）——生产上应用较广泛 1）定义 采用金刚石压头直接测量压痕深度来表示材料的硬度值。 2）表示方法
11
3.应力 （1）定义 单位面积上所受到的力。 （2）计算公式 σ= F/ S（ MPa/mm2 ） 式中： σ——应力； F ——外力； S ——横截面面积。
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二、金属的变形 金属在外力作用下的变形三阶段： 弹性变形 弹-塑性变形 断裂。 1.特点 弹性变形： 金属弹性变形后其组织和性能不发生变化。 塑性变形： 金属经塑性变形后其组织和性能将发生变化。 2.变形原理 金属在外力作用下，发生塑性变形是由于晶体内部 缺陷—位错运动的结果，宏观表现为外形和尺寸变化。
加工硬化
加工硬化科技名词定义中文：加工硬化英文：work hardening定义：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。
加工硬化简介work hardening金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。
又称冷作硬化。
产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。
加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表加工硬化示。
加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。
如在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动，因而需在加工过程中安排中间退火，通过加热消除其加工硬化。
又如在切削加工中使工件表层脆而硬，从而加速刀具磨损、增大切削力等。
但有利的一面是，它可提高金属的强度、硬度和耐磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金属和某些合金尤为重要。
如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等，就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。
又如坦克和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。
以低碳钢拉伸的应力－应变(σ-ε)图为例（见图）。
当载荷超过屈服阶段cе后,进入强化阶段еg,到某点k卸载时,应力不沿加载路线ocdеk返回，而是沿着基本平行于oɑ的直线ko1下降,产生塑性变形oo1。
再加载时,应力沿o1k上升,过k点后继续产生塑性变形,此时屈服极限已由σS提高到。
如此反复作用,每循环一次都产生一次新的塑性变形，并提高强度指标。
但随着循环次数的增加，加工硬化逐渐趋于稳定。
这种加工硬化现象可解释为：在塑性变形时晶粒产生滑移，滑移面和其附近的晶格扭曲，使晶粒伸长和破碎，金属内部产生残余应力等，因而继续塑性变形就变得困难，引起加工硬化。
这种现象受到构成金属基体的元素性质、点阵类型、变形温度、变形速度和变形程度等因素影响。
加工硬化可由真正应力-应变曲线来描述。
金属加工硬化
金属加工硬化
随着塑性变形量增加，金属的流变强度也增加，这种现象称为形变强化或加工硬化。形变强化是金属强化的重要方法之一，它能为金属材料的应用提供安全保证，也是某些金属加工工艺所必须具备的条件（如拔制）。
形变强化是位错运动受到阻碍的结果。金属晶体中的位错是由相变和塑性变形引入的，位错密谋愈高，金属抵抗塑性变形的能力就愈大。金属在冷作变形时得到强化，屈服强度、硬度、矫顽力、电阻系数都随着变形度增加而提高。
金属所受外力超过其屈服强度时，开始塑性变形，变形过程中局部地点因位错塞积而出现裂纹核心。形核对需的应力称为形核应力，且大于屈服强度。它们之间的差值反映了形核前塑性变形和加工硬化的情况，也就是形核的难易程度。差别很大时，形核前会出现塑性变形，这对材料的塑性和韧性有一定的贡献。材料中均匀位错密度比较高时，个别位错运动所受阻力增加（位错移动的平均自由程减小，使其活动范围被限定在较小的区域内），减少了位错在滑移面上塞积的程度，就可提高形核应力。在形核前以及自形核至断裂这两个阶段中，产和一同样塑变量时，位错强化效能愈大的材料，其韧性愈好。总之，形变强化决定于位错运动受阻，因而强化效应与位错类型、数目、分布、固溶体的晶型、合金化情况、晶粒度和取向及沉淀颗粒大小、数量和分布等有关。
大学金属工艺的金属塑性加工的相关问题的讲解
金属纤维组织
图3－6铸锭热变形前后的组织
纤维组织的特点
变形程度越大，纤维组织越明显。 常用锻造比γ表示变形程度。坯料拔长时的锻造比为： γ=F0/F 式中F0为坯料拔长前的横截面积；F为坯料拔长后的横截面积。 纤维组织使金属在性能上具有方向性。 纵向（平行于纤维方向）上的塑性、韧性提高， 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除 不能用热处理或其它方法加以消除， 不能用热处理或其它方法加以消除 只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
知识点：
第二章
锻造
1、自由锻和模锻。 2、胎模锻。 3、余块、机械加工余量。 4、模锻－－焊接成形。
锻造：在加压设备及工（模）具作用下，铸锭产生局部或全部的塑
性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。
第一节 锻造方法
一、自由锻
(1)、 (1)、自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下砧之间产生塑性变
位错移动：高位能的位错处原子， 位错移动 在比理论值小的切应力下滑移。从 一个位置滑移到另一个位置。
未变形
弹性变形
弹塑性变形
塑性变形
图3－2
位错运动引起塑性变形示意图
位 错 移 动 的 结 果： 塑 性 变 形。
晶内变形：金属由大量微小晶粒组成的 晶内变形 多晶体，由组成多晶体的许多单个晶粒 产生变形。其综合效果是塑性变形。 其综合效果是塑性变形。 其综合效果是塑性变形
A 锻造比： 锻造比：Y镦= A0 ＞1
拔长、镦粗、冲孔、弯曲、扭转、错移、 拔长、镦粗、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割
使坯料高度减小，截面积增大的工序。 使坯料高度减小，截面积增大的工序。
8.金属的塑性变形和加工硬化
8.金属的塑性变形和加工硬化1．加工硬化：金属在冷塑性变形过程中，随着变形程度增加，其强度和硬度提高而塑性（延伸率、面缩率）则降低，这种现象称为加工硬化。
2．面心立方金属单晶体的应力-应变曲线。
ⅰ硬化系数θ较小，一般认为在此阶段只有一个滑移系统起作用，强化作用不大，称位易滑移阶段。
ⅱ硬化系数θ最大且大体上是常数，对于各种面心立方金属具有相同的数量级，故称为线性硬化阶段。
ⅲ硬化系数θ随变形量的增加而逐渐减小，故称为抛物线强化阶段。
3．对应力-应变曲线影响的主要因素。
4．面心立方金属形变单晶体的表面现象。
ⅰ除了照明特别好（暗场），用光学显微镜一般看不到滑移线。
ⅱ光学显微镜在暗场下可以看到滑移线，线长随应变的增加而递减，电镜观察到的单个滑移线比第一阶段粗而短。
ⅲ出现滑移带，带中包括许多靠的很近的滑移线，应变增加，带间不在增加新的线，形变集中在原来的带中，滑移带端出现了碎化现象。
5．面心立方金属单晶体的加工硬化理论。
6．多晶体是通过晶界把取向不同，形状大小不同，成分结构不同的晶粒结合在一起的集合体。
晶界对塑性变形过程的影响，主要是在温度较低时晶界阻碍滑移进行引起的障碍强化作用和变形连续性要求晶界附近多系滑移引起的强化作用。
ⅰ障碍强化作用ⅱ多系滑强化作用ⅲ多晶体变形的不均匀性7．金属多晶体应力-应变曲线ⅰ点阵类型和金属种类的影响ⅱ变形温度于应变速率的影响a.随温度升高可能开动新的滑移系统。
b.随温度升高可在变形过程中出现回复和再结晶现象，引起金属软化，减弱加工硬化。
c.随温度升高可能出现新的塑性变形机理，使加工硬化减弱。
8．细化晶粒对金属材料的力学性能有何影响？有哪些途径可以细化晶粒？细化晶粒可以提高韧性，有助于防止脆性断裂发生，可以降低脆性转化温度，提高材料使用范围，在低强度钢中，利用细化晶粒来提高屈服强度有明显效果。
细化途径：（1）改变结晶过程中的凝固条件，尽量增加冷却速度，另一方面调节合金成分以提高液体金属过冷能力，使形核率增加，进而获得细化的初生晶粒。
材料工程基础-第五章 金属的塑性加工
已知铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃。问：铅在 20℃、钨在1000℃时变形各属哪种变形？为什么？
T 钨再＝ 0.4 T熔 ＝ 0.4（3380+273） ＝1461 K ＝ 1188℃>1000℃
T 钨回 ＝（0.25～0.3）T熔 ＝ （913～1096）K ＝（640～823） ℃ < 1000℃
• 轧制的目的？ 成形 改质、提高性能
• 轧制得到广泛应用，大部分金属以轧态使用。 钢材 90% 铝及合金 35~45% 铜及合金 60~70%
以简单理想轧制过程为例，阐述轧制过程 的基本概念。
简单理想轧制过程：两轧辊均被驱动，直径 相等，转速相同，轧件的机械性质及运动 均匀，无外加推力或拉力作用，靠轧辊力 实现轧制的过程。
大，使金属力学性能下降。
3、冷变形、热变形和温变 形
（1） 冷变形及其影响
金属在再结晶温度以下的变形称为冷变形，具
有加工硬化组织。
冷变形特点：冷变形可以使工件获得较高的精
度和表面质量。冷变形也是强化金属的一种重要手
段。但变形抗力大。
（2） 热变形及其影响
变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随 即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组 织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。
2. 多晶体的塑性变形
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移；同时晶粒之间发生滑移和转动。
晶内变形 滑移 滑动
晶间变形 转动
二、塑性变形后金属的组织和性能
1、加工硬化
金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加， 强度和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象 称为加工硬化。 加工硬化的金属内部组织变化特点。 （1）各晶粒沿变形最大的方向伸长， （2）位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； （3）滑移面和晶粒间产生碎晶。
机械工程材料试题及答案
性能，应选用（c ）
（a）45钢经正火处理 （b）60Si2Mn经淬火和中温回火
（c）40Cr钢经调质处理
4．制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火 （b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火
（c）65钢淬火后中温回火 5．高速钢的红硬性取决于（b ）
（a）马氏体的多少 （b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量 （c）钢中的碳含量 6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应 选用（c ） （a）60钢渗碳淬火后低温回火 （b）40Cr淬火后高温回火 （c） 20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火 （b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火 （c）弹簧钢，淬火+中温回火 8. 二次硬化属于（ d）
16Mn,
不热处理
H70, ZSnSb11Cu6, T8 ZSnSb11Cu6 不热处理
Q235, 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni9Ti 固溶处理 ZGMn13
QT600-3, 45, ZL101 QT600-3
等温淬火＋高 温回火
最终组织
P＋F＋G片 表面Cm＋M＋A’ 心部 F＋M Cm＋M＋A’
3、调质目的和大致热处理工艺 强度硬度塑性韧性达到良好配合 淬火＋高温回火
4、表面淬火目的 提高轴颈表面硬度
5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力， 表面M＋A’心部S回
四、选择填空（20分）
1． 合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（ d）
（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大 （b）均强烈促进奥氏体晶
（a）20Cr渗碳淬火后低温回火 （b）ZGMn13—3经水韧处理 （c）W18Cr4V淬火后低温回火
工程材料及成型技术基础第3章 金属的塑性变形
吊钩内部的纤 维组织 （左：合理； 右：不合理， 应使纤维流线 方向与零件工 作时所受的最 大拉应力的方 向一致）
43
3）热加工常会使复相合金中的各个相沿着加工变形 方向交替地呈带状分布，称为带状组织。 带状组织会使金属材料的力学性能产生方向性，特 别是横向塑性和韧性明显降低。一般带状组织可以通过 正火来消除。
滑移面 +
滑移方向
=
滑移系
原子排列 密度最大的 晶面
滑移面和 该面上的一 个滑移方向
三种典型金属晶格的滑移系
晶格 滑移面 {110}
体心立方晶格 {111} {110}
面心立方晶格
密排六方晶格
{111}
滑移 方向
滑移系
6个滑移面
×
2个滑移方向
=
12个滑移系
BCC
4个滑移面
×
3个滑移方向
=
12个滑移系
35
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。
36
再结晶晶粒大小随加热温 度增加而增加。
临界变形度处的再结晶 晶粒特别粗大
变形度大于临界变形 度后,随着变形度的增 大晶粒逐渐细化
41
(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。
金属塑性变形机制-加工硬化参考讲义
金属塑性成形理论基础（二）加工硬化参考讲义塑性变形不但可以改变金属材料的外形和尺寸，而且会使金属内部组织和各种性能等发生变化。
多晶体经冷塑性变形后，金属内部组织将发生如下变化：①晶粒沿变形最大的方向被拉长，晶粒由多边形变为扁平形或长条形，当变形量很大时，各晶粒可以被拉成纤维状；②晶粒碎化成亚晶块（亚晶粒），塑性变形伴随着大量位错产生，由于位错交互作用，使晶粒“碎化”成许多位向略有差异的亚晶块（或称亚晶粒）；③产生形变织构，金属塑性变形量足够大（70%以上）时，还会使晶粒发生转动，即各晶粒的某一晶向都不同程度地转到与外力相近的方向，从而使多晶体中原来任意位向的各晶粒取得接近于一致的位向，形成所谓“择优取向”，这种组织称为形变织构。
金属中变形织构的形成，会使它的力学性能、物理性能等明显地出现各向异性，所以对材料的工艺性能和使用都有很大影响。
冲压复杂形状零件（如汽车覆盖件等）时，产生不均匀塑性变形而可能导致工件报废。
但在某些情况下，可以利用织构现象来提高硅钢板的某一方向的磁导率，使其在用于制造变压器铁芯时使变压器的效率大大提高。
冷塑性变形后的金属由于内部组织的变化，将引起力学性能的明显变化-加工硬化。
加工硬化的概念：随着变形程度的增加，金属的强度和硬度显著提高而塑性和韧性明显下降，这一现象称为加工硬化。
加工硬化产生的原因：金属发生塑性变形时，由于位错密度增加,位错间的交互作用增强,相互缠结,造成位错运动阻力的增大,引起塑性变形抗力提高。
而金属塑性变形中，晶粒沿变形方向拉长而造成晶粒变形和晶格扭曲，也使滑移变形阻力增大。
另一方面由于晶粒破碎细化，使强度得以提高。
另一方面由于晶粒破碎细化，使强度得以提高。
加工硬化是有双重作用的，不利的一面是：变形抗力增大，动力消耗增大，同时脆性断裂危险性也增大。
另一方面，加工硬化具有很重要的工程意义。
首先，它是一种非常重要的强化材料的手段，可以用来提高金属的强度，这对于那些不能通过热处理方法得以强化的合金尤为重要；其次，加工硬化是金属的冷成形加工的保证。
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加工硬化第三阶段有加工软化现象。
Cottrell和Stoke发现，如纯铝在90K变形至第 二阶段，继之升高温度，于室温下再进行实验 时，就有明显的屈服降落。这说明低温时的硬 化会部分地突然去除，显然低温变形时形成的 位错结构是不稳定的，到室温时发生某种变化 。由此证明，铝在室温下出现的屈服点，并不 是由于点缺陷的扩散或杂质原子偏聚到位错线 ，钉扎了位错所造成的。
其位错组态常呈刃位错多极子排列。
金属塑性变形以及加工硬化
第二阶段特征：
1）加工硬化率（ Ⅱ ）很高，且和应变量呈线 性关系；
2）加工硬化率对金属的种类或合金的成分（只要 为面心立方晶体）不敏感，对晶体的位向也不敏 感；
3）滑移线长度随应变量有如下规律：
l2
2
4）每根滑移线上位错数大致不变；
5）其位错结构缠结，形成胞状结构。
金属塑性变形以及加工硬化
二、 BCC晶格单晶体的塑性变形 高纯度的BCC金属室温的应力应变曲线与FCC 金属的曲线相似。 如果含有微量杂质原子或在低温形变时，将产 生明显的屈服现象而得不到三个阶段的硬化曲 线。
图3.4 铌单晶体的加工硬化
金属塑性变形以及加工硬化
三、HCP晶格单晶体的塑性变形 HCP金属的应力应变曲线的第Ⅰ阶段硬化率θⅠ 与FCC金属相近，但通常限于一组基面滑移， 出现很长的第Ⅰ阶段，远远超过其他结构的晶 体，以致其第Ⅱ阶段还未充分发挥时试样就已 经断烈了。但条件合适时也会出现完整的三个 阶段。
在各种结构的金属中，面心立方金属的硬化机 理研究得比较深入，下面重点以FCC金属为例 加以说明。
金属塑性变形以及加工硬化
一、FCC晶格单晶体的塑形变形 1、应力一应变曲线
图3.2 面心立方单晶体典型的应力-应变曲线
金属塑性变形以及加工硬化
典型曲线的三个阶段特征： 第一阶段特征： 1）加工硬化率（ Ⅰ）很低； 2）滑移线细而长且均匀分布； 3）加工硬化速率对晶体位向和杂质十分敏感； 4）滑移线上的位错数可以很大； 5）三类晶体结构中，没有螺位错存在，这可能是 由于在相邻滑移面上两个异号螺位错相遇时，由 于交滑移而湮灭了。只有在层错能低的合金（如 Cu-10%Al）中才可以看到螺位错。
图3.5 锌单晶的加工硬化
金属塑性变形以及加工硬化
3.2 金属多晶体的塑性变形
使用的大多数金属材料都是多晶体。多晶体是 通过晶界把取向不同、形状大小不同、成分结 构不同的晶粒结合在一起的集合体。多晶体的 塑性变形是许多单晶体塑性变形的集合。但是， 由于组成多晶体的各个晶粒取向不同，由于存 在着晶界及晶粒大小有差别，使得多晶体的塑 性变形和强化有许多不同于单晶体的特点。
金属塑性变形以及加工硬化
3） 温度的影响 温度升高时，0略有降低， Ⅲ而则显著降低， Ⅱ，Ⅲ变短， Ⅰ和Ⅱ与温度关系不大，而Ⅲ 则随温度升高而减小。
金属塑性变形以及加工硬化
3、FCC金属形变单晶体的表面现象
面心立方晶体研究发现，无论层错能高低，只要是 处于同一个阶段形变，都具有相同特征的表面现象。
第3章 金属的塑性变形和加工硬化 3.1 单晶体的塑性变形
加工硬化-金属塑性变形中，变形程度增 加，其强度和硬度提高而塑性则降低。
金属在冷塑性变形过程中，为什么会出 现强化现象?如何实现强化?受哪些因素 影响以及其强化的变化规律如何呢?
金属塑性变形以及加工硬化
首先来分析纯金属单晶体的塑性变形过程
图3.1 典型金属的应力-应变曲线
各阶段观测研究的结果简述如下： 第1阶段；用光学显微镜一般看不到滑移线。 第Ⅱ阶段：光学显微镜在暗场下可以看到滑移线， 线长随应变的增加而递减。电镜观察到的单个滑移 线比第1阶段的粗而短。 第Ⅲ阶段：出现滑移带，带中包括靠得很近的滑移 线。应变增加时，带间不再增加新线，形变集中在 原来的带中，带端出现了碎化现象。所谓碎化现象， 系指相互连接着的滑移带的侧向移动现象。
金属塑性变形以及加工硬化
2）金属的层错能和纯度的影响
层错能的高低影响到第Ⅲ阶段前的变形发展。 室温下的层错能高的金属，扩展位错很容易束 集及产生交滑移，Ⅱ值不超过4％-5％，应力 应变曲线很快进入第Ⅲ阶段；层错能低的金属， 因为扩张位错不易束集，位错交割困难，不易 产生多系滑移，则 Ⅱ可能超过20％以上。 杂质原子明显地影响到第Ⅰ阶段的长度。主要 从杂质原子对层错能影响和形成弥散的第二相 两个方面。
金属塑性变形以及加工硬化
பைடு நூலகம்
一、晶界在塑性变形中的作用 为了显示晶界对变形的影响，可将由几个晶粒 组成的大晶体承受变形并观察和测量它的变形 分布情况。如下图：
图3.6 总变形量相同时多晶铝的几个晶粒各处的实际变形量
金属塑性变形以及加工硬化
由图可知： 1）总变形量相同时，在多晶体内，不仅各晶 粒所承受的实际变形量不同，而且每个晶粒内 部各处的实际变形程度也不一致。 2）在晶粒边界处变形程度都比晶粒内部小， 这既表明晶界处较难变形；也显示出晶界在促 进变形的不均匀分布上起很大作用。
金属塑性变形以及加工硬化
• 晶界对塑性变形过程的影响，主要是在温度较 低时晶界阻碍滑移进行引起的障碍强化作用和 变形连续性要求晶界附近多系滑移引起的强化 作用。 1.晶界的障碍强化作用
• 由于晶界两侧晶粒取向不同，滑移从一个晶粒 延伸到下一个晶粒是不容易的，晶界存在着阻 碍塑性变形进行的作用。
金属塑性变形以及加工硬化
第三阶段特征： 1）加工硬化速率（ Ⅲ ）降低，曲线呈抛物 线型； 2）变形温度和层错能对第三阶段有影响； 3）该阶段是一个热激活过程，该阶段开始时 的应力随温度的增加而快速减少； 4）内部组织变化的特征是：出现了滑移带。 随着变形量的增加，滑移都集中于滑移带内， 在滑移带之间不再出现新的滑移痕迹，而在滑 移带内可以看到交滑移。
由以上实验结果可知，易滑移阶段只在主滑移 系统上运动，第二阶段次滑移系统上的位错参 与了滑移变形，第三阶段则产生了螺位错的交 滑移。
金属塑性变形以及加工硬化
2、影响应力一应变曲线的主要因素 1） 取向的影响
FCC金属单晶体的应力一应变曲线形状和试样的 取向关系很密切。
图3.3 单晶铝不同取向拉伸时 的应力-应变曲线 ---室温；—77K