金屬的塑性變形、纖維組織及其對金屬性能的影響
一、金屬的塑性變形
金屬受力時(shí)，其原子的相對位置發(fā)生改變，宏觀上表現(xiàn)為形狀、尺寸的變化，此種現(xiàn)象稱為變形，金屬變形按其性質(zhì)分為彈性變形和塑性變形。當(dāng)受力不大時(shí)，去除外力后原子立即恢復(fù)到原來的平衡位置，變形立即消失，這種變形稱為彈性變形。當(dāng)應(yīng)力超過一定值時(shí),金屬在彈性變形的同時(shí)還會產(chǎn)生塑性變形。
1.單晶體的塑性變形 單晶體的塑性變形，主要是以滑移的方式進(jìn)行的，即晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生滑動，滑動后原子處于新的穩(wěn)定位置，不再回到原來位置.
研究表明，滑移總是優(yōu)先沿晶體中一定的晶面和晶向發(fā)生，晶體中能夠發(fā)生滑移的晶面和晶向稱為滑移面和滑移方向。滑移面和滑移方向越多，金屬的塑性越好。
晶體的滑移是借助于位錯(cuò)的移動來實(shí)現(xiàn)的。大量的位錯(cuò)移出晶體表面，就產(chǎn)生了宏觀的塑性變形。
2.多晶體的塑性變形 常用金屬材料都是多晶體。每個(gè)晶粒內(nèi)的塑性變形主要仍以滑移方式進(jìn)行。但多晶體中各相鄰晶粒的位向不同，各晶粒之間有一晶界相連接，因此，具有下列特點(diǎn)：
(1)晶粒位向的影響由于多晶體中各個(gè)晶粒的位向不同，在外力作用下，有的晶粒處于有利于滑移的位置，有的晶粒處于不利位置。產(chǎn)生滑移的晶粒必然會受到周圍位向不同晶粒的阻礙，使滑移阻力增加，從而提高了塑性變形的抗力。
所以多晶體的塑性變形是逐步擴(kuò)展和不均勻的，其結(jié)果之一便是產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
(2)晶界的作用 晶界對塑性變形有較大的阻礙作
用。如果把具有兩個(gè)晶粒的試樣做拉伸試驗(yàn)，試樣在晶界附近不易發(fā)生變形，出現(xiàn)所謂“竹節(jié)”現(xiàn)象。這是因?yàn)榫Ы缣幵优帕斜容^紊亂，阻礙位錯(cuò)的移動，因而阻礙了滑移的緣故。很顯然，晶界越多，多晶體的塑性變形抗力越大。
(3)晶粒大小的影響 在一定體積的晶體內(nèi)晶粒數(shù)目越多，晶粒越細(xì)，晶界越多，不同位向的晶粒也越多。因而塑性變形抗力也就越大，表現(xiàn)出較好的塑性和韌性。故生產(chǎn)中都盡一切努力細(xì)化晶粒。
二、金屬的冷塑性變形對性能的影響
冷塑性變形對金屬性能的主要影響是造成加工硬化，即隨著變形度的增加，金屬強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。
加工硬化在生產(chǎn)中是強(qiáng)化金屬的重要手段之一，對有些純金屬和不能熱處理強(qiáng)化的合金來說，只能用塑性變形方法來使其強(qiáng)化。
但由于加工硬化，使材料塑性降低，給進(jìn)一步冷塑性變形造成困難。
三、金屬的熱塑性變形對性能的影響
從金屬學(xué)的觀點(diǎn)來說，在再結(jié)晶溫度以上最終不造成加工硬化的塑性變形過程叫做熱變形。
1.消除鑄態(tài)缺陷 金屬材料多數(shù)是由金屬鑄錠通過軋制而成的。通過熱加工，可以消除金屬鑄淀中的部分缺陷，使金屬中存在的氣泡、縮孔得到焊合，偏析可以部分消除，變粗晶粒為細(xì)晶粒，從而提高了力學(xué)性能。
2.細(xì)化晶粒 熱加工后的金屬，一般可以細(xì)化晶粒。但晶粒大小與變形量和加工終止溫度兩因素有關(guān)。鑄態(tài)的粗大晶粒，只有給以足夠的變形量才能使之細(xì)化。變形度小，加工終止溫度過高，再結(jié)晶晶核少而晶核長大快，熱加工后的晶粒就粗。變形度大，終鍛溫度低，才可能得到細(xì)小的晶粒。但終鍛溫度過低，又會造成加工硬化及殘余應(yīng)力。
3.形成熱變形纖維組織 在熱加工過程中，由于鑄態(tài)組織中的各種類雜物，在高溫下具有一定的塑性，它們會沿著變形方向伸長而形成纖維組織。纖維組織的出現(xiàn)，使金屬的力學(xué)性能出現(xiàn)方向性。在沿著纖維組織方向上（縱向）,抗拉強(qiáng)度和韌性高，抗剪強(qiáng)度低；而在垂直于纖維的方向上（橫向）,抗剪強(qiáng)度較高，而抗拉強(qiáng)度較低。
