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第二章金属的塑性变形与再结晶
金属的塑性变形与再结晶
§1金属的塑性变形
§2回复与再结晶
§1 金属的塑性变形
一、什么是塑性变形
二、金属单晶体的塑性变形
三、多晶体金属的塑性变形
四、冷塑性变形对金属组织和性能的影响
一、塑性变形
金属或合金在外力作用下,都能或多或少地发生变形,去除外力后,永远残留的那部分变形叫塑性变形。
生产中常利用塑性变形对金属材料进行压力加工。
金属的塑性变形可分为:
冷塑性变形和热塑性变形。
在这章里我们主要讲金属的冷塑性变形。
一、塑性变形
压力加工方法示意图
图2-1 压力加工方法
二、金属单晶体的塑性变形
金属单晶体的塑性变形有“滑移”与“孪生”等不同方式,但一般大多数情况下都是以滑移方式进行的。
下面我们具体看一下单晶体塑性变形的基本方式——滑移。


3. 晶体的滑移面、滑移方向及滑移系
4. 晶体在滑移过程中的转动

发生了滑移的金属试样表面状态如图2-2。
图2-2 滑移

如果将一个单晶体金属试样表面抛光后,经过伸长变形,再在金相显微镜下观察,可以看到试样表面出现许多条纹,这些条纹就是晶体在切应力的作用下,一部分相对于另一部分沿着一定的晶面(滑移面)和一定的晶向(滑移方向)滑移产生的台阶,这些条纹称为“滑移线”。见图2-3。
在更高倍的电子显微镜下观察,一个滑移台阶实际上是一束滑移线群的集合体,称为“滑移带”。同时还能看到滑移带在晶体上的分布是不均匀的。
单晶体变形时,滑移只在晶体内有限的晶面上进行,是不均匀的。因此单晶体金属的塑性变形在表面上看出现了一系列的滑移带,其塑性变形就是众多大小不同的滑移带的综合效果在宏观上的体现。
锌单晶体拉伸试验
图2-3 锌单晶体拉伸试验示意图(a)变形前试样(b)变形后试样

晶体的塑性变形是晶体内相邻部分滑移的综合表现。但晶体内相邻两部分之间的相对滑移,不是滑移面两侧晶体之间的整体刚性滑动,而是由于晶体内存在位错,因位错线两侧的原子偏离了平衡位置,这些原子有力求达到平衡的趋势。
当晶体受外力作用时,位错(刃型位错)将垂直于受力方向,沿着一定的晶面和一定的晶向一格一格地逐步移动到晶体的表面,形成一个原子间距的滑移量。一个滑移带就是上百个或更多位错移动到晶体表面所形成的台阶。