塑性变形对金属组织和性能的影响
塑性变形对组织结构的影响
多晶体金属塑性变形后，除晶粒内出现滑移带和孪晶等特征外
(一)晶粒形状的变化
1. 外形尺寸改变是内部晶粒变形的总和
2. 晶粒形状发生变化，变形方式和变形量不同，晶粒形状变化也不同
3. 如轧制时
a) 晶粒沿变形方向伸长
b) 变形程度越大，伸长程度越大
c) 变形量很大时，形成纤维组织，纤维组织的方向就是金属的伸展方向 d) 当金属中含有杂质时，杂质沿变形方向被拉长为细带状或粉碎成链状，
在光滑显微镜下分辨不出晶粒和杂质
(二)亚结构的细化
亚结构的细化数据
1. 铸态金属的亚结构直径为10-2cm
2. 冷塑性变形后亚结构直径为10-4~10-6cm
凸6.30为低碳钢的形变亚结构
形变亚结构元素：
1. 形变亚结构的边界和内部：
2. 胞块间的夹角和胞壁的厚度：
3. 位错的分布：
4. 变形量越大，胞块数量越多，胞块尺寸越小，胞块间取向差越大
5. 胞状亚结构的形状随晶粒形状改变而改变，沿变形方向伸长
形变亚结构：
高密度缠结位错分割开的位错密度较低的区域
形变亚结构的形成原因：
位错源产生的位错在运动过程中遇到各种障碍物如晶界，第二相颗粒及割阶等形成位错缠结，便形成高密度缠结位错分割开的位错密度较低的区域
(三)形变织构
晶粒择优取向现象
多晶体塑性变形也会发生转动，当变形量很大时原来任意取向的晶粒逐渐趋于一致，这种现象就叫做晶粒的择优取向
织构和形变织构
1. 具有择优取向的组织就叫做织构
2. 在金属变形后形成的织构就叫做形变织构，当然还有其他的织构 同一种材料加工方式不同类型织构类型不同
1. 丝织构：拉拔时形成，各晶粒的某一晶向平行或近似平行拉拔方向
2. 板织构：轧制时形成，各晶粒的某一晶面平行于轧制平面，某一晶向平行于
轧制方向
表6.3常见金属的丝织构与板织构
织构的出现：
1. 多晶体组织性能出现各向异性，例如
2. 但在某些情况下织构的存在是有利的，例如
将有织构的板材冲压成杯状零件产生制耳现象：
板材各方向变形能力不同工件边缘不齐壁厚不均匀
变压器铁心用的硅钢片：
1. 方向最易磁化
2. 用此硅钢片制作电机电器：减少铁损，提高设备效率，减轻设备重量，节约
钢材
二，塑性变形对金属性能的影响
(一)加工硬化
消除加工硬化进一步冷加工需要进行再结晶退火处理
加工硬化现象：
变形程度增加，强度硬度增加，塑性韧性减小
加工硬化数据：
1. 0.3%的碳钢变形度为20%时抗拉强度σb 由原来的500MPa 增加到700MPa
2. 0.3%的碳钢变形度为70%时抗拉强度σb 由原来的500MPa 增加到900MPa 加工硬化原因或强度增加的原因：并没有解释塑性韧性降低的原因
总起来说是和位错的交互作用有关。随塑性变形进行，位错密度增加，位错相互交割，形成固定割阶位错缠结，位错运动阻力增加，变形抗力增加，金属强度增加
加工硬化的实际意义和不利影响
1. 自行车链条用的链板：负荷能力调高了将近一倍
2. 不能用热处理强化的材料：塑性很好强度较低的铜铝及某些不锈钢，往往生
产成冷轧棒材和冷轧板材
3. 某些工件或半成品必须产生加工硬化才能成型：冷拔钢丝和金属薄板的拉伸
过程，变形转移到未变形部分
4. 提高某些零件或构件在使用过程中的安全性：各个部位的受力不均匀，偶尔
过载部位的变形自行停止，应力集中自行减弱
5. 冷加工时，塑性变形到一定程度，变形抗力极大，进一步变形异常困难，需
要增加设备功率，增加动力消耗
6. 加工硬化，塑性降低，继续变形导致开裂
(二)塑性变形对其他物理化学性能的影响
1. 金属及合金的比电阻增加，导电性能和电阻温度系数降低，热导率略微降低
2. 磁导率和磁饱和度降低，磁滞和矫顽力增加
3. 提高金属的内能和化学活性，腐蚀速度增加
4. 晶体缺陷增加，扩散激活能减小，扩散速度增加
三，残留应力
金属塑性变形外力所作的功：
1. 大部分转化为热能
2. 小部分约为10%保留在金属内部，形成残留内应力和点阵畸变
(一)宏观内应力
原因：
材料或工件各部分不均匀变形
宏观内应力：
它是使整个物体范围内维持平衡的力，消除一部分，平衡破坏产生变形 举例：
冷拉圆钢车去一层，平衡破坏产生变形
(二)微观内应力
原因：
晶粒和亚晶粒不均匀变形
微观内应力：
晶粒或亚晶粒范围内维持平衡的力
潜在危害：
局部区域可能很大，使工件在不大的外力作用下产生显微裂纹，甚至断裂 (三)点阵畸变
原因：
塑性变形使金属内部产生大量位错和空位，点阵中的原子偏离平衡位置 点阵畸变产生的内应力：
作用范围更小，只在晶界和滑移面等附近不多的原子群范围内维持平衡 性能：
强度硬度升高，塑性和耐腐蚀能力下降
(四)其他
残留应力的存在对金属材料的性能是有害的：
材料工件变形开裂和应力腐蚀
当工件表面残留拉应力时对性能有害
1. 害处：材料或工件变形开裂，显微裂纹，应力腐蚀
2. 害处：工件表面存在拉应力时，和外加应力叠加，使工件变形开裂
3. 例如：应力腐蚀导致深冲黄铜弹壳季裂
当工件表面残留压应力时反而对使用寿命有利
1. 弹簧或齿轮：喷丸或化学热处理使工件表面残留压应力层，提高疲劳寿命
2. 承受单向扭转载荷的零件如汽车中的扭力轴：沿载荷方向进行适量超载预
扭，工件表面层产生与载荷方向相反的残余应力，在工作时可抵消部分外加载荷，提高使用寿命