金屬材料與熱處理第六章改好

第一節(jié)金屬的變形特性第二節(jié)單晶體的塑性變形第三節(jié)多晶體的塑性變形第四節(jié)合金的塑性變形第六章金屬的塑性變形和再結(jié)晶第五節(jié)塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響第六節(jié)金屬的斷裂

塑性是金屬的一個(gè)重要特性，生產(chǎn)上利用塑性變形對(duì)金屬進(jìn)行壓力加工成形，如鍛造、軋制、拉絲、沖壓、擠壓等等。塑性變形不僅改變金屬材料的外形和尺寸，而且還會(huì)引起其組織和性能的變化。經(jīng)冷塑性變形的金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，如果溫度升高會(huì)使原子獲得足夠活動(dòng)能力，它將自發(fā)地恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。討論塑性變形過(guò)程實(shí)質(zhì)與規(guī)律，對(duì)改善金屬材料的組織和性能具有十分重要意義。

第一節(jié)金屬的變形特性

低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖6-1所示。一、工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖6-1低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線低碳鋼拉伸過(guò)程分為：彈性變形塑性變形斷裂拉伸過(guò)程與拉伸曲線示意金屬變形的方式及研究方法方式：彈性變形塑性變形斷裂成形失效工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線

不同的金屬材料可能有不同類型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。鋁、銅及其合金、經(jīng)熱處理的鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖6-2a所示，其特點(diǎn)是沒有明顯的屈服平臺(tái)；鋁青銅和某些奧氏體鋼，在斷裂前雖也產(chǎn)生一定量的塑性變形，但不形成縮頸（圖6-2b）；而某些脆性材料，如淬火狀態(tài)下的中、高碳鋼，灰鑄鐵等，在拉伸時(shí)幾乎沒有明顯的塑性變形即發(fā)生斷裂（圖6-2c）。工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖6-2不同類型的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線

彈性是金屬的一種重要特性，彈性變形是塑性變形的先行階段，而且在塑性變形階段中還伴生著一定的彈性變形。金屬?gòu)椥宰冃蔚膶?shí)質(zhì)就是金屬晶格在外力作用下產(chǎn)生的彈性畸變。

二、金屬的彈性變形金屬的彈性變形

當(dāng)未加外力時(shí)，晶體內(nèi)部的原子處于平衡位置，它們之間的相互作用力為零，此時(shí)原子間的作用能也最低。當(dāng)金屬受到外力后，其內(nèi)部原子偏離平衡位置，由于所加的外力未超過(guò)原子間的結(jié)合力，所以外力與原子間的結(jié)合力暫時(shí)處于平衡。當(dāng)外力去除后，在原子間結(jié)合力的作用下，原子立即恢復(fù)到原來(lái)的平衡位置，金屬晶體在外力作用下產(chǎn)生的宏觀變形便完全消失，這樣的變形就是彈性變形。

第二節(jié)單晶體的塑性變形

彈性變形塑性變形，而工程上應(yīng)用金屬材料大多數(shù)是多晶體，有用多晶體變形與組成它的各個(gè)晶粒變形行為有關(guān)，為方便起見，首先介紹單晶體塑性變形。在常溫下和低溫下金屬塑性變形主要通過(guò)滑移方式進(jìn)行，此外還有孿生等其他方式。塑性變形方式：滑移；孿生（一）滑移帶與滑移線如果將表面拋光的單晶體金屬試樣進(jìn)行拉伸，當(dāng)試樣經(jīng)適量的塑性變形后，在電子顯微鏡下可以觀察到，在拋光的表面上出現(xiàn)許多相互平行的線條，這些線條稱為滑移帶，如圖6-4所示。圖6-4銅中的滑移帶一、滑移每條滑移帶實(shí)際由一族相互平行細(xì)線組成即為滑移線。實(shí)質(zhì)在試樣表面產(chǎn)生一個(gè)個(gè)小臺(tái)階，高度約為1000個(gè)原子間距。τ單晶體滑移示意圖滑移線滑移帶(~100個(gè)原子間距)~10000個(gè)原子間距滑移帶滑移線滑移定義：滑移是晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分作相對(duì)的滑動(dòng)，這種晶面稱為滑移面，晶體在滑移面上的滑動(dòng)方向稱為滑移方向。一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向結(jié)合起來(lái)，組成一個(gè)滑移系?；泼婧突品较蚺c金屬的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，滑移面通常是金屬晶體原子排列最密的晶面，而滑移方向則是原子排列最密的晶向。一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)滑移系。滑移系表示金屬晶體在發(fā)生滑移時(shí)滑移動(dòng)作可能采取的空間位向。當(dāng)其他條件相同時(shí)，金屬晶體中的滑移系越多，則滑移時(shí)可供采用的空間位向也越多，故該金屬的塑性也越好。（二）滑移系

各晶體結(jié)構(gòu)的滑移系體心立方(b.c.c)(110)〔111〕滑移面：｛110｝

(110),(011),(101),(110),(011),(101)滑移方向：〈111〉滑移系數(shù)：6×2=12

面心立方

(f.c.c)

(111)〔110〕滑移面：｛111｝

(111),(111),(111),(111);滑移方向：〈110〉滑移系數(shù):4×3=12密排六方：滑移面｛0001｝滑移方向〈1120〉滑移系數(shù)目：

1×3=3滑移系數(shù)目的實(shí)際意義—判斷塑性變形能力①滑移系數(shù)目愈多，塑性愈好；②滑移系數(shù)相同時(shí)，滑移方向多者塑性較好塑性排序：f.c.c>b.c.c>h.c.p

舉例：α-Fe塑性比銅、鋁、銀、金等面心立方金屬差。滑移

滑移是在切應(yīng)力的作用下發(fā)生的。當(dāng)晶體受力時(shí)，并不是所有的滑移系都同時(shí)開動(dòng)，而是由受力狀態(tài)決定。晶體中的某個(gè)滑移系是否發(fā)生滑移，取決于力在滑移面內(nèi)沿滑移方向上的分切應(yīng)力大小，當(dāng)分切應(yīng)力達(dá)到一定的臨界值時(shí)，滑移才能開始，此應(yīng)力稱為臨界分切應(yīng)力，Γk表示。它是使滑移系開動(dòng)的最小分切應(yīng)力。（三）滑移的臨界分切應(yīng)力λ:拉伸軸線與滑移方向夾角φ:拉伸軸線與滑移面法向夾角

τ＝(Fcosλ)/(A/cosφ)

＝F/A·（cosλ·cosφ)

＝σcosλ·cosφλ分切應(yīng)力取向因子分切應(yīng)力的大小與取向因子直接相關(guān)

什么是分切應(yīng)力：P152圖6.4所示使滑移系開動(dòng)的最小分切應(yīng)力τk的影響因素：①取決于金屬本性.②組織敏感參數(shù)：金屬不純，變形速度愈大，變形溫度愈低，τk愈大。λ當(dāng)τ>τK時(shí)，發(fā)生滑移

滑移面的取向因子大，則分切應(yīng)力大：當(dāng)滑移面法線、滑移方向、外力軸三者共面，即

λ＝90°－φ時(shí)，可能獲最大取向因子：cosλ·cosφ＝cos(90°－φ)·cosφ

φ＝45°時(shí):

取向因子獲最大值1/2

取向因子大——軟取向最大塑性

φ或λ＝90°時(shí):

取向因子為0，τ＝0，

取向因子小——硬取向σs為無(wú)窮大不能不產(chǎn)生滑移，發(fā)生斷裂cosλ·cosφ＝cos(90°－φ)·cosφ

與τK對(duì)應(yīng)的σ即為σs

σs的影響因素：σs＝τK/(cosλ·cosφ)①與τk有關(guān)；②與外力取向有關(guān):

如果金屬在單純的切應(yīng)力作用下滑移，則晶體的取向不會(huì)改變。但當(dāng)任意一個(gè)力作用在晶體之上時(shí)，總是可以分解為沿滑移方向的分切應(yīng)力和垂直于滑移面的分正應(yīng)力。這樣，在晶體發(fā)生滑移的同時(shí)，還將發(fā)生滑移面和滑移方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。（四）滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)圖6-8晶體在拉伸時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)a）原試樣b）自由滑移變形c）受夾頭限制時(shí)的變形滑移

對(duì)于滑移系多的立方晶系單晶體來(lái)說(shuō)，起始滑移首先在取向最有利的滑移系中進(jìn)行，但由于晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，其他滑移系中的分切應(yīng)力有可能達(dá)到足以引起滑移的臨界值。于是滑移過(guò)程將在兩個(gè)或多個(gè)滑移系中同時(shí)進(jìn)行或交替地進(jìn)行。如果外力軸的方向合適，滑移一開始就可以在一個(gè)以上的滑移系上同時(shí)進(jìn)行。這種在兩個(gè)或更多的滑移系上進(jìn)行的滑移稱為多系滑移，簡(jiǎn)稱多滑移。此時(shí)滑移帶呈現(xiàn)交叉滑移帶。P154圖6.8（五）多系滑移

1、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與晶體滑移如果晶體沒有缺陷，原子排列非常整齊時(shí)，理論計(jì)算，在切應(yīng)力作用下，晶體上下部分沿著滑移面作整體剛性的滑移，而此時(shí)所求的臨界分切應(yīng)力與實(shí)際相差懸殊。舉例：銅理論值為1500兆帕，而實(shí)際測(cè)出為0.98兆帕，兩者相差1500倍。這個(gè)矛盾導(dǎo)致了位錯(cuò)學(xué)說(shuō)的誕生，理論與實(shí)際證明，實(shí)際晶體有位錯(cuò)的產(chǎn)生。即：晶體滑移不是一部分相對(duì)另一部分作整體剛性移動(dòng)，二是通過(guò)位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下沿著滑移面逐步移動(dòng)的結(jié)果，如圖6.9所示。（六）滑移的位錯(cuò)機(jī)制當(dāng)一條位錯(cuò)線移到晶體表面時(shí)，便在晶體表面留下一個(gè)原子間距的滑移臺(tái)階，其大小等于柏氏矢量，如果有大量位錯(cuò)重復(fù)按此方式滑過(guò)晶體，就會(huì)在晶體表面留下觀察到的滑移痕跡，這就是滑移線的實(shí)質(zhì)。

——位錯(cuò)學(xué)說(shuō)滑移臺(tái)階完整晶體有缺陷晶體可見，晶體滑移不是滑移面的原子一齊滑動(dòng)，二是像跑接力賽一樣，位錯(cuò)中心原子逐一遞進(jìn)，有一個(gè)平衡位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)平衡位置。如圖，雖然位錯(cuò)移動(dòng)了一個(gè)原子間距，但只需要位錯(cuò)中心附近的少數(shù)原子作遠(yuǎn)小于一個(gè)原子間距的彈性偏移，顯然位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)只是需要很小切應(yīng)力實(shí)現(xiàn)滑移。這就是實(shí)際滑移比理論小的多原因圖6-15刃型位錯(cuò)的滑移a）正刃型位錯(cuò)b）負(fù)刃型位錯(cuò)

形成一條滑移線需要成千個(gè)位錯(cuò)，晶體在塑性變形時(shí)產(chǎn)生大量的滑移帶就需要為數(shù)極多位錯(cuò)。此外滑移是位錯(cuò)掃過(guò)滑移面并移出晶體表面造成的，因此隨著塑性變形的進(jìn)行，晶體位錯(cuò)數(shù)量應(yīng)當(dāng)越來(lái)越少，然而位錯(cuò)非但沒有減少，反而增加。舉例：退火金屬的位錯(cuò)密度是增加很多。這些位錯(cuò)如何產(chǎn)生，于是提出金屬塑性變形過(guò)程中為錯(cuò)在低應(yīng)力作用下源源不斷產(chǎn)生的位錯(cuò)增值機(jī)制。最常見的就是弗蘭克瑞德德位錯(cuò)增值機(jī)制。

弗蘭克-瑞德源機(jī)制演示

背景:退火態(tài)ρ位錯(cuò)≈1010m-2；冷變形:ρ位錯(cuò)≈1015~1016；

——位錯(cuò)增殖學(xué)說(shuō)DD′τ位錯(cuò)源弓出蜷曲DD′位錯(cuò)環(huán)位錯(cuò)源——下圖為Frank-Read位錯(cuò)源增殖機(jī)制

2.位錯(cuò)的增殖圖6-16弗蘭克-瑞德位錯(cuò)源結(jié)論：源源不斷的位錯(cuò)沿著滑移面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)一個(gè)環(huán)移出晶體時(shí)，就使晶體沿著滑移面產(chǎn)生一個(gè)原子間距位移，大量位錯(cuò)環(huán)一個(gè)接一個(gè)移出晶體，晶體就不斷產(chǎn)生滑移，并在晶體表面形成了近千個(gè)原子滑移臺(tái)階。

意義：引起滑移的位錯(cuò)并不消失反而增殖→ρ位錯(cuò)↑↑；——位錯(cuò)強(qiáng)化

產(chǎn)生新的位錯(cuò)線mn；它的柏氏矢量仍是b2，與mn垂直。它的滑移面有mn與b2決定。

但不影響CD運(yùn)動(dòng)。增加了位錯(cuò)線的長(zhǎng)度，需要消耗一定能量。還可能形成一種難以運(yùn)動(dòng)的固定割階，成為后繼位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，造成位錯(cuò)纏結(jié)。這也是多滑移加工硬化效果較大的主要原因。

大量位錯(cuò)沿著滑移面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如果遇到障礙物的阻礙（雜質(zhì)顆粒、晶界等），領(lǐng)先位錯(cuò)在障礙物前被阻礙，被阻塞起來(lái)，形成位錯(cuò)平面塞積群。出現(xiàn)應(yīng)力集中。P156圖6.13

3.位錯(cuò)的交割與塞積（割階產(chǎn)生）圖6-17兩個(gè)相互垂直的刃型位錯(cuò)的交割a）交割前b）交割后

實(shí)踐證明，位錯(cuò)塞積群的位錯(cuò)數(shù)n與障礙物至位錯(cuò)源的距離L成正比，經(jīng)計(jì)算，L越大，則塞積位錯(cuò)數(shù)目越大，造成應(yīng)力集中便越大。ρ位錯(cuò)↑↑使σ、HB↑的主要原因

塑性變形的另一種重要方式是孿生。當(dāng)晶體在切應(yīng)力的作用下發(fā)生孿生變形時(shí)，晶體的一部分沿一定的晶面（孿生面）和一定的晶向（孿生方向）相對(duì)于另一部分晶體作均勻地切變。經(jīng)過(guò)磨光、拋光、腐蝕后在顯微鏡看到圖P6.14

二、孿生1定義：晶體在切應(yīng)力下其一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分作均勻切變。孿晶帶孿生面孿生面

這種切變不會(huì)改變晶體的點(diǎn)陣類型，但可使變形部分的位向發(fā)生變化，并與未變形部分的晶體以孿晶界為分界面構(gòu)成了鏡面對(duì)稱的位向關(guān)系。通常把對(duì)稱的兩部分晶體稱為孿晶。而將形成孿晶的過(guò)程稱為孿生。2孿生特點(diǎn)：①孿生前后變形部分晶體位向改變，兩部分之間以孿生面為鏡面對(duì)稱。②存在臨界分切應(yīng)力:τ孿>>τ滑③只有在滑移很難進(jìn)行條件下，晶體才發(fā)生孿生變形，如密排六方結(jié)構(gòu)滑移系較少，在晶體取向不利滑移常以孿生方式進(jìn)行塑性變形。

④變形速度極快，聲響，變形量小。

影響塑性變形方式的因素晶體結(jié)構(gòu)

τ滑<<τ孿,足夠滑移系數(shù)目時(shí)→滑移

f.c.c：滑移（面心立方）：極低溫例外（位錯(cuò)被釘扎）

b.c.c（體心）：滑移為主；沖擊或低溫時(shí)例外

h.c.p：孿生孿生作用：①直接貢獻(xiàn)不大；②但是由于形成改變晶體位向，使不利于滑移系轉(zhuǎn)變?yōu)槔诎l(fā)生滑移。即：促進(jìn)滑移。第三節(jié)多晶體的塑性變形

一、多晶體的塑性變形過(guò)程多晶體由許多單晶體晶粒構(gòu)成的。P158圖6.16。多晶體變形抗力顯著高于單晶體。變形方式仍是滑移，但是由于空間取向不同以及晶界存在，變形尤為復(fù)雜。并具有一些新的特點(diǎn)。

多晶體塑性變形的特點(diǎn):

多晶體中由于各晶粒的位向不同，則各滑移系的取向也不同，因此在外加拉伸力的作用下，各滑移系上的分切應(yīng)力值相差很大。只有那些位向有利的晶粒，取向因子最大的滑移系，隨著外力的不斷增加，其滑移方向上的分切應(yīng)力首先達(dá)到臨界切應(yīng)力值，才開始塑性變形。

而此時(shí)周圍位向不利的晶粒，由于滑移系上的分切應(yīng)力尚未達(dá)到臨界值，所以尚未發(fā)生塑性變形，仍然處于彈性變形狀態(tài)。此時(shí)雖然金屬的塑性變形已經(jīng)開始，但并未造成明顯的宏觀的塑性變形效果。由于位向最有利的晶粒已經(jīng)開始發(fā)生塑性變形，這就意味著它的滑移面上的位錯(cuò)源已經(jīng)開動(dòng)，位錯(cuò)源源不斷地沿著滑移面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，但是由于周圍晶粒的位向不同，滑移系也不同，因此運(yùn)動(dòng)著的位錯(cuò)不能越過(guò)晶界，滑移不能發(fā)展到另一個(gè)晶粒中，于是位錯(cuò)在晶界處受阻，形成位錯(cuò)的平面塞積群。

位錯(cuò)平面塞積群在其前沿附近區(qū)域造成很大的應(yīng)力集中，隨著外加載荷的增加，應(yīng)力集中也隨之增大。

這一應(yīng)力集中值與外加應(yīng)力相疊加，使相鄰晶粒某些滑移系上的分切應(yīng)力達(dá)到臨界切應(yīng)力值，于是位錯(cuò)源開動(dòng)，開始塑性變形。晶界

多晶體變形不均勻性：由于各晶粒之間取向及晶界存在，多晶體各晶粒之間變形不均勻，而且每個(gè)晶粒內(nèi)部變形也不均勻，一般來(lái)說(shuō)，晶粒中心區(qū)域變形量較大，晶界及附近區(qū)域變形量較小。

如圖兩個(gè)晶粒出現(xiàn)竹節(jié)狀。

多晶體塑性變形特點(diǎn)⑴單個(gè)晶粒與單晶體一致；⑵各晶粒的變形具不同時(shí)性：分批、逐次。原因：取向不同⑶變形具不均勻性晶粒內(nèi)部與邊界、晶粒之間（取向）

通過(guò)分析多晶體的塑性變形過(guò)程可以看出。一方面由于晶界的存在，使變形晶粒中的位錯(cuò)在晶界處受阻，每一晶粒中的滑移帶也都終止在晶界附近；另一方面，由于各晶粒間存在著位向差，為了協(xié)調(diào)變形，要求每個(gè)晶粒必須進(jìn)行多滑移，而多滑移時(shí)必然要發(fā)生位錯(cuò)的相互交割。二、晶粒大小對(duì)塑性變形的影響

這兩者均將大大提高金屬材料的強(qiáng)度。實(shí)踐表明，晶界越多，即晶粒越細(xì)小，則其強(qiáng)化效果越顯著。這種用細(xì)化晶粒增加晶界提高金屬?gòu)?qiáng)度的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化。晶粒大小對(duì)塑性變形的影響

圖6-23為低碳鋼的屈服強(qiáng)度與晶粒直徑的關(guān)系曲線。從此圖可以看出鋼的屈服強(qiáng)度與晶粒直徑平方根的倒數(shù)呈線性關(guān)系。公式P159

其他金屬材料的試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這種關(guān)系。圖6-23低碳鋼的屈服強(qiáng)度與晶粒大小的關(guān)系為什么晶粒越細(xì)小，屈服強(qiáng)度越高的原因？

Γ=nΓ0Γ

應(yīng)力集中的大小。

n塞積群的位錯(cuò)數(shù)目；

Γ0一個(gè)位錯(cuò)產(chǎn)生應(yīng)力集在滑移方向上的分切應(yīng)力值。當(dāng)外加應(yīng)力和其他條件一定時(shí)，n的數(shù)目是與引起塞積群的障礙晶界到位錯(cuò)源的距離成正比。晶界越大，這個(gè)距離越大，n越大，應(yīng)力集中越大。反之越小。大晶粒位錯(cuò)塞積群造成的應(yīng)力集中激發(fā)相鄰晶粒發(fā)生塑性變形，反之小晶粒小。這就是問(wèn)題原因。第五節(jié)塑性變形對(duì)金屬組織和性能

的影響多晶體金屬經(jīng)塑性變形后，除了在晶粒內(nèi)出現(xiàn)滑移帶和孿晶等組織特征外，即其內(nèi)部組織、結(jié)構(gòu)以及各種性能均發(fā)生變化。還具有下述組織結(jié)構(gòu)的變化：

⑴顯微組織的變化⑵亞結(jié)構(gòu)細(xì)化

⑶變形織構(gòu)⑷殘余應(yīng)力一、塑性變形對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響（一）顯微組織的變化圖6-29低碳鋼冷塑性變形后的纖維組織a）30%壓縮率b）50%壓縮率c）70%壓縮率

金屬經(jīng)塑性變形后，其外形、尺寸的改變是內(nèi)部晶粒變形的總和。原來(lái)沒有變形的晶粒，經(jīng)加工變形后，晶粒形狀逐漸發(fā)生變化，隨著變形方式和變形量的不同，晶粒形狀的變化也不一樣.

如在軋制時(shí)，原來(lái)的等軸晶粒沿變形方向逐漸伸長(zhǎng)，晶粒由多邊形變?yōu)殚L(zhǎng)方形或扁平形。變形量越大，晶粒伸長(zhǎng)的程度也越大。變形量很大時(shí)，晶界變得模糊不清，各晶粒難以分辨，呈現(xiàn)出一片纖維狀的條紋。（一）顯微組織的變化

當(dāng)變形量很大時(shí)，晶粒呈現(xiàn)出一片如纖維狀的條紋，稱為纖維組織。纖維的分布方向，即金屬變形時(shí)的伸展方向。有雜質(zhì)存在時(shí)，雜質(zhì)也沿變形方向拉長(zhǎng)為細(xì)帶狀（塑性雜質(zhì)）或粉碎成鏈狀（脆性雜質(zhì)），這時(shí)光學(xué)顯微鏡已經(jīng)分辨不清晶粒和雜質(zhì)。

性能變化：使金屬的性能具有明顯的方向性，其縱向的強(qiáng)度和塑性高于橫向。

等軸狀→拉長(zhǎng)形成纖維組織、帶狀組織

└性能各向異性

面缺陷是指在晶體中呈面狀分布的缺陷。常見的面缺陷是晶界和亞晶界。多晶體中各相鄰晶粒位向不同。每個(gè)晶粒內(nèi)部晶格位向也不像理想那樣完全一致,而是存在許多位向很小（一般2°~3°）尺寸也很小的小晶塊，這些小晶塊稱為“亞晶?！保ɑ騺喗Y(jié)構(gòu)）。

形變亞結(jié)構(gòu)是在塑性變形過(guò)程中形成的。

亞結(jié)構(gòu)細(xì)化過(guò)程：在應(yīng)力的作用下大量位錯(cuò)沿滑移面運(yùn)動(dòng)時(shí)，將遇到各種阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙物（如晶界、第二相顆粒及割階等），造成位錯(cuò)塞積及造成位錯(cuò)纏結(jié)。纏結(jié)位錯(cuò)分隔開的位錯(cuò)密度較低的區(qū)域，形成形變亞結(jié)構(gòu)。即：位錯(cuò)受阻后塞積、纏結(jié)→亞晶界→晶粒分化為許多位向略有差異的小晶塊└變形中的晶粒碎化（二）亞結(jié)構(gòu)的細(xì)化

形變亞結(jié)構(gòu)的邊界是晶格畸變區(qū)，堆積有大量的位錯(cuò)，而亞結(jié)構(gòu)內(nèi)部的晶格則相對(duì)地比較完整，這種亞結(jié)構(gòu)常稱為胞狀亞結(jié)構(gòu)或形變亞晶。胞塊間的夾角不超過(guò)2°，胞壁的厚度約為胞塊直徑的1/5。在胞壁中位錯(cuò)集中。變形量越大，胞塊間的取向差也在逐漸增大，且其形狀隨著晶粒形狀的改變而變化，均沿著變形方向逐漸拉長(zhǎng)。

舉例：鑄態(tài)位錯(cuò)密度d=10-2cm；塑變后位錯(cuò)密度d=10-4~10-6cm性能變化：亞晶出現(xiàn)對(duì)滑移過(guò)程進(jìn)行有巨大阻礙作用，可使金屬得變形抗力顯著升高，是產(chǎn)生加工硬化。

與單晶體一樣，多晶體在塑性變形時(shí)也伴隨著晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，故當(dāng)變形量很大時(shí)(>70%)

，多晶體中原為任意取向的各個(gè)晶粒會(huì)逐漸調(diào)整其取向而彼此趨于一致，這一現(xiàn)象稱為晶粒的擇尤取向，這種由于金屬塑性變形使晶粒具有擇尤取向的組織叫做形變織構(gòu)變形織構(gòu)類型：拉拔時(shí)形成的織構(gòu)稱為絲織構(gòu)特征：各晶粒某一晶向大致與拉拔方向平行（三）形變織構(gòu)軋制時(shí)形成的織構(gòu)為板織構(gòu)特征：各個(gè)晶粒某一晶面與軋制平面平行，而某一晶向與軋制時(shí)主要變形方向平行。圖6.24意義：性能各向異性。不利：變形不均勻，“制耳”現(xiàn)象。舉例：使用織構(gòu)板材沖壓杯狀工件時(shí)，將會(huì)因?yàn)榘宀母鱾€(gè)方向變形能力不同，出現(xiàn)工件邊緣、壁厚不均。獲特異性能：變壓器鐵芯、硅鋼片，因?yàn)榭梢蕴岣叽艑?dǎo)率，減少鐵損，提高設(shè)備利用率。（四）殘余應(yīng)力

金屬塑變過(guò)程中，外力所做的功大部分轉(zhuǎn)化為熱能之外，還有一部分保留在金屬內(nèi)部，形成殘余應(yīng)力及點(diǎn)陣畸變。（約達(dá)總變形量的10%）

⑴宏觀內(nèi)應(yīng)力（第一內(nèi)應(yīng)力）金屬工件或材料各個(gè)部分之間宏觀變形不均勻而引起的。如：冷拉圓鋼，外圓變形度小，中間變形度大，所以表層受拉應(yīng)力，心部受壓應(yīng)力。整個(gè)圓鋼來(lái)說(shuō)，兩者互相抵消，平衡狀態(tài)。但是如果把表層車去一層，平衡遭到破壞，結(jié)果變形。⑵微觀內(nèi)應(yīng)力（第二類內(nèi)應(yīng)力)

各個(gè)晶粒或各個(gè)亞晶粒之間變形不均勻，一般平衡范圍有，只是幾個(gè)晶粒或幾個(gè)亞晶粒。這種內(nèi)應(yīng)力占比例不大，是全部?jī)?nèi)應(yīng)力的1%~2%，但是某些局部有時(shí)內(nèi)應(yīng)力很大，致使工件在不大外力作用下產(chǎn)生顯微裂紋，并導(dǎo)致工件開裂。⑶點(diǎn)陣畸變（第三類內(nèi)應(yīng)力）一般作用范圍很小，在幾十至幾百納米。它致使金屬硬度、強(qiáng)度升高，而塑性和抗腐蝕性性能下降。金屬吸收的能量絕大部分（80%~90%）消耗余點(diǎn)陣畸變。殘余應(yīng)力不利：對(duì)金屬性能有害，導(dǎo)致材料變形、開裂和產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。

有利：表層殘留一層殘余應(yīng)力，提高使用壽命。如：彈簧、齒輪等。噴丸和化學(xué)熱處理是表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高工件疲勞抗力。

（一）加工硬化在塑性變形過(guò)程中，隨著金屬內(nèi)部組織的變化，金屬的力學(xué)性能也將產(chǎn)生明顯的變化，即隨著變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性下降，這一現(xiàn)象即為加工硬化或形變強(qiáng)化。關(guān)于加工硬化的原因，目前普遍認(rèn)為與位錯(cuò)的交互作用有關(guān)。隨著塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度不斷增加，因此位錯(cuò)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互交割加劇，產(chǎn)生固定割階、位錯(cuò)纏結(jié)等障礙，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大，引起變形抗力的增加，因此就提高了金屬的強(qiáng)度。二、塑性變形對(duì)金屬性能的影響塑性變形對(duì)機(jī)械性能的影響加工硬化有一定的現(xiàn)實(shí)意義比如，自行車的鏈條16錳，原始硬度150HB,抗拉強(qiáng)度為520兆帕以上，經(jīng)過(guò)五次軋制后，板厚有3.5mm壓縮到1.2mm，此時(shí)抗拉強(qiáng)度為1000兆帕，硬度為275HB。不利因素：加大變形抗力，變形難以進(jìn)行下去。

塑性變形需要消耗大量的能量，其中大部分變?yōu)闊釗p失掉，另一小部分能量轉(zhuǎn)變晶體的畸變能（增加晶體空位、位錯(cuò)）和彈性應(yīng)變能存儲(chǔ)在金屬內(nèi)部，稱為存儲(chǔ)能。存儲(chǔ)能使得金屬自由能升高，熱力學(xué)上亞穩(wěn)定狀態(tài)。常溫下由亞穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變穩(wěn)定態(tài)很緩慢。在加熱條件下，存儲(chǔ)能變成驅(qū)動(dòng)力，由亞穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)向穩(wěn)定態(tài)。金屬發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大。

冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶將塑性變形后的金屬材料加熱到0.5Tm溫度附近，進(jìn)行保溫，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，金屬的組織將發(fā)生一系列的變化，這種變化可以分為三個(gè)階段，如圖所示。圖7-1回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大過(guò)程示意圖一回復(fù)的定義及特點(diǎn)

1定義：冷變形后的金屬在加熱時(shí)，其光學(xué)組織未發(fā)生明顯改變前所產(chǎn)生的某些亞結(jié)構(gòu)和性能的變化過(guò)程。特點(diǎn)：加熱溫度不高?、亠@微組織無(wú)明顯變化：金屬機(jī)械性能變化不大，如強(qiáng)度、硬度、塑性等。晶粒仍保留拉長(zhǎng)、畸變。

②但某些物理、化學(xué)性能發(fā)生較大改變，如電阻顯著減少、抗應(yīng)力腐蝕提高。第一類內(nèi)應(yīng)力基本消除。③晶粒內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化：

Ⅰ點(diǎn)缺陷↓↓；空位比較容易移動(dòng)，從組態(tài)分布和數(shù)量改變，跑到晶界或位錯(cuò)處消失，或形成空位對(duì)、空位群等。

Ⅱ位錯(cuò)密度↓，當(dāng)加熱溫度稍高時(shí)，位錯(cuò)也開始運(yùn)動(dòng)起來(lái)，處于同一滑移面上異號(hào)位錯(cuò)互相抵消；纏結(jié)位錯(cuò)可以重新組合；當(dāng)加熱溫度更高時(shí)，位錯(cuò)不但滑移而且攀移（位錯(cuò)沿著垂直滑移面方向運(yùn)動(dòng)）同號(hào)位錯(cuò)的規(guī)整化，形成位錯(cuò)墻），在變形晶粒形成許多完整的小晶塊，稱為回復(fù)亞晶。這個(gè)過(guò)程稱為——“多邊形化”（由高能態(tài)混亂位錯(cuò)排列向低能態(tài)規(guī)則排列移動(dòng)的過(guò)程）回復(fù)機(jī)制圖7-6刃型位錯(cuò)的攀移和滑移示意圖圖7-7刃型位錯(cuò)攀移示意圖回復(fù)亞晶的形成——“多邊形化”過(guò)程，純鋁回復(fù)退火亞結(jié)構(gòu)變化圖片回復(fù)0.1h回復(fù)50h回復(fù)300h冷加工態(tài)纏結(jié)位錯(cuò)加熱，亞結(jié)構(gòu)內(nèi)部位錯(cuò)向胞壁滑移，與異號(hào)位錯(cuò)抵消，纏結(jié)位錯(cuò)逐漸位錯(cuò)伸直胞壁位錯(cuò)逐漸形成位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)大的位錯(cuò)網(wǎng)格二回復(fù)的應(yīng)用：（去應(yīng)力退火就是回復(fù)處理）就是利用恢復(fù)過(guò)程使冷加工的金屬件在基本保持加工硬化狀態(tài)下，降低內(nèi)應(yīng)力，以減輕變形和翹曲，并改善耐蝕性，降低電阻率。

目的：保持強(qiáng)硬度水平;

消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形、開裂;

恢復(fù)物理、化學(xué)性能。

例如：彈簧在卷成之后，250~650℃退火，降低內(nèi)應(yīng)力、成型，保持強(qiáng)硬度水平。一戰(zhàn)中黃銅子彈的季裂現(xiàn)象等

再結(jié)晶定義:當(dāng)冷變形金屬加熱溫度高于回復(fù)溫度時(shí)，在變形組織基體產(chǎn)生新的無(wú)畸變的晶核，并迅速長(zhǎng)大相同晶格類型等軸晶粒的過(guò)程，逐步取代全部的變形組織，這個(gè)過(guò)程稱為……

（或稱一次再結(jié)晶）一再結(jié)晶定義及特點(diǎn)再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大重結(jié)晶：由一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的過(guò)程。如：鋼在1000℃熱軋，及軋后冷卻到室溫

發(fā)生鐵素體→奧氏體

奧氏體→鐵素體

均為重結(jié)晶再結(jié)晶：無(wú)晶格類型轉(zhuǎn)變

冷變形后再結(jié)晶退火中：畸變鐵素體→無(wú)畸變鐵素體又如鋼在1000℃熱軋過(guò)程中：畸變奧氏體→無(wú)畸變奧氏體

比較再結(jié)晶與重結(jié)晶的差別：2特點(diǎn)：①加熱溫度較高：T>T再

T再≈0.4T熔；實(shí)際:+100~200℃②顯微組織顯著變化：轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S無(wú)畸變新晶粒

③

亞結(jié)構(gòu)：位錯(cuò)密度大大降低；

④性能顯著變化：

HB、σ↓↓；δ、ψ↑↑⑤內(nèi)應(yīng)力完全消除。儲(chǔ)存能及內(nèi)應(yīng)力的變化

在回復(fù)階段，大部分甚至全部第一類內(nèi)應(yīng)力可以得以消除，第二類或第三類內(nèi)應(yīng)力只能消除一部分。經(jīng)再結(jié)晶之后，因塑性變形而造成的內(nèi)應(yīng)力可以完全被消除。儲(chǔ)存能及內(nèi)應(yīng)力的變化圖7-2退火過(guò)程中能量的釋放

再結(jié)晶通常在金屬區(qū)域能量較高部位（晶界、夾雜物等).

再結(jié)晶的核心一般有兩種方式：一、某些亞晶界迅速成長(zhǎng)為核心，即亞晶形核，多發(fā)生在較大塑性變形中，一般大于20%。二、原晶界某些部分突然迅速長(zhǎng)大而變?yōu)楹诵?，即凸出形核，一般發(fā)生較小塑性變形中。再結(jié)晶形核機(jī)制亞晶合并相鄰亞晶界中位錯(cuò)通過(guò)攀移和滑移消失(2)亞晶界移動(dòng)(3)晶界突出形核變形度較小再結(jié)晶溫度及其影響因素：

定義：冷變形金屬開始進(jìn)行再結(jié)晶的最低溫度。

生產(chǎn)通常定義：經(jīng)過(guò)大量塑性變形（變形度>70%）的金屬在1h的保溫時(shí)間內(nèi)（再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)95%），能夠完成的最低加熱溫度。

不是恒溫轉(zhuǎn)變，一般是在某一溫度范圍內(nèi)完成的。大量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表明：經(jīng)嚴(yán)重變形的純金屬若完成在結(jié)晶的時(shí)間約為0.5~1h,則其結(jié)晶開始溫度與熔點(diǎn)存在如下近似關(guān)系：

T再=（0.35~0.4）T熔

影響T再的因素①T熔

：T熔↑，T再↑

T再=（0.35~0.4）T熔如Fe:1538℃→450℃;W:3300℃→1100~1200℃

原因：原子間結(jié)合力強(qiáng)，難擴(kuò)散②

純度：純度↓，雜質(zhì)%↑，T再↑如：高純鋁(99.999%)：T再＝80℃

；

工業(yè)純鋁(99.9%)：T再＝290℃

原因：雜質(zhì)阻礙原子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與晶界遷移又：純鐵：T再＝450℃；碳鋼：T再＝500~650℃③變形程度：變形程度↑，T再↓原因：儲(chǔ)存能↑，驅(qū)動(dòng)力↑

最低再結(jié)晶溫度④原始晶粒尺寸晶粒越細(xì)小，再結(jié)晶溫度越低。因?yàn)榫Я＜?xì)小，變形抗力大，那么存儲(chǔ)能高，則再結(jié)晶溫度低。⑤加熱時(shí)間及加熱速度加熱時(shí)間長(zhǎng)，原子擴(kuò)散充分，再結(jié)晶充分，可降低再結(jié)晶溫度；如加熱速度緩慢，由于金屬回復(fù)時(shí)間足夠，使存儲(chǔ)能和冷變形程度減弱，驅(qū)動(dòng)力減少，使得再結(jié)晶溫度升高

再結(jié)晶晶粒大小的控制：與變形程度、原始晶粒尺寸、雜質(zhì)與合金元素、變形溫度等有關(guān)。

冷變形金屬再結(jié)晶剛完成時(shí)，一般得到細(xì)小的等軸晶粒。如果繼續(xù)加熱或延長(zhǎng)加熱保溫時(shí)間，將引起晶粒進(jìn)一步長(zhǎng)大，稱為晶粒長(zhǎng)大

一般是自發(fā)，它減少晶界的總面積，使組織穩(wěn)定。

長(zhǎng)大實(shí)質(zhì)：晶粒長(zhǎng)大前后總的界面能發(fā)生變化。

晶粒長(zhǎng)大120°120°120°2

長(zhǎng)大方式：

①“大吃小”；即晶界的遷移②小晶粒被吞并到相鄰大晶粒中，晶界拉直:三個(gè)晶粒的晶界交角趨于120°，晶界穩(wěn)定。近六邊形

正常長(zhǎng)大：一般情況下，大多數(shù)晶粒幾乎同時(shí)逐漸均勻長(zhǎng)大。

異常晶粒長(zhǎng)大或二次再結(jié)晶：加熱超過(guò)一定溫度或保溫時(shí)間長(zhǎng)，少數(shù)晶粒吞并周圍其他小晶粒急劇長(zhǎng)大，它的尺寸為幾個(gè)厘米，而其他仍然保持小晶粒，最后小晶粒被大晶粒吞并，整個(gè)金屬的晶粒變得粗大……實(shí)質(zhì)并非再結(jié)晶過(guò)程，而為再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大:“大吃小”.

原因：晶界處存在彌散、細(xì)小的夾雜物等質(zhì)點(diǎn)阻礙晶粒長(zhǎng)大，但雜質(zhì)分布不均勻，當(dāng)溫度很高或延長(zhǎng)保溫時(shí)間時(shí)，彌散的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生聚集或溶解于金屬基體，導(dǎo)致少數(shù)晶粒脫離夾雜物約束而突然長(zhǎng)大。

高純Fe-Si

箔材于1200℃真空退火時(shí)所產(chǎn)生的二次再結(jié)晶現(xiàn)象圖7-1回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大過(guò)程示意圖顯微組織的變化

第一階段為0～1，在這段時(shí)間內(nèi)從顯微組織上幾乎看不出任何變化，晶粒仍保持伸長(zhǎng)的纖維狀，稱之為回復(fù)階段；第二階段為1～2，從1開始，在變形的晶粒內(nèi)部開始出現(xiàn)新的小晶粒，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，新晶粒不斷出現(xiàn)并長(zhǎng)大，這個(gè)過(guò)程一直進(jìn)行到塑性變形后的纖維狀晶粒完全改組為新的等軸晶粒為止，稱之為再結(jié)晶階段；第三階段為2～3，新的晶粒逐步相互吞并而長(zhǎng)大，直到3，晶粒長(zhǎng)大到一個(gè)較為穩(wěn)定的尺寸，稱之為晶粒長(zhǎng)大階段。第五節(jié)金屬的熱加工

壓力加工

是利用塑性變形的方法使金屬成形并改進(jìn)工藝。常溫下塑性變形容易出現(xiàn)加工硬化，是變形抗力加大，。如鎢、鉬、鉻、鎂等，常溫變形困難。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱加工通常是指將金屬材料加熱至高溫進(jìn)行鍛造、熱軋等的壓力加工過(guò)程，除了一些鑄件和燒結(jié)件之外，幾乎所有的金屬材料都要進(jìn)行熱加工，其中一部分成為成品，在熱加工狀態(tài)下使用；另一部分為中間制品，尚需進(jìn)一步加工。一、金屬的熱加工與冷加工從金屬學(xué)的角度來(lái)看，所謂熱加工是指在再結(jié)晶溫度以上的加工過(guò)程；在再結(jié)晶溫度以下的加工過(guò)程稱為冷加工。例如鉛的再結(jié)晶溫度低于室溫，因此，在室溫下對(duì)鉛進(jìn)行加工屬于熱加工。鎢的再結(jié)晶溫度約為1200℃，因此，即使在1000℃拉制鎢絲也屬于冷加工。動(dòng)態(tài)恢復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在熱加工過(guò)程中，金屬內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行加工硬化和回復(fù)、再結(jié)晶軟化兩個(gè)相反過(guò)程，這樣的回復(fù)與熱加工邊加工邊發(fā)生，因此稱為-----靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶：而把變形中斷或終止后保溫過(guò)程中，或在隨后冷卻過(guò)程中發(fā)生的回復(fù)與再結(jié)晶稱為-------

金屬材料熱加工必須控制在一定溫度發(fā)內(nèi)內(nèi)，一般是固相線以下100~200℃范圍內(nèi)，如果溫度過(guò)高，造成晶界氧化，失去結(jié)合力，塑性變壞。如果溫度過(guò)低，晶粒會(huì)粗大。表6-5常用金屬材料的熱加工溫度（鍛造）

（一）改善鑄錠組織（如鈦、鎂、鎢、鉬等）在高溫下進(jìn)行加工。

通過(guò)熱加工，使鑄錠中的組織缺陷得到明顯改善，如氣泡焊合、縮松壓實(shí)，使金屬材料的致密度增加。

鑄態(tài)時(shí)粗大的柱狀晶通過(guò)熱加工后一般都能變細(xì)，某些合金鋼中的大塊碳化物初晶可被打碎并較均勻分布。由于在溫度和壓力作用下擴(kuò)散速度增快，擴(kuò)散距離減小，因而偏析可部分地消除，使成分比較均勻。這些變化都使金屬材料的力學(xué)性能有明顯提高。如表6.6所示。三、熱加工后對(duì)金屬組織與性能的影響在熱加工過(guò)程中，鑄錠中的粗大枝晶和各種夾雜物都要沿變形方向伸長(zhǎng)，雜質(zhì)和非金屬夾雜物的走向逐漸與變形方向一致，一些脆性雜質(zhì)如氧化物、碳化物、氮化物等破碎成鏈狀，塑性的夾雜物如MnS等則變成條帶狀、線狀或片層狀，在宏觀試樣上沿著變形方向變成一條條細(xì)線，這就是熱加工鋼中的流線。由一條條流線勾劃出來(lái)的組織，叫做纖維組織。（二）纖維組織

P172見表6.7所示。沿著流線方向比垂直方向于流線方向具有較高機(jī)械性能，特別塑性和韌性。

P172圖6.35所示為不同纖維分布拖鉤。

復(fù)相合金中的各個(gè)相，在熱加工時(shí)沿著變形方向交替地呈帶狀分布，這種組織稱為帶狀組織.

在經(jīng)過(guò)壓延的金屬材料中經(jīng)常出現(xiàn)這種組織，但不同材料中產(chǎn)生帶狀組織的原因不完全一樣。一種是在鑄錠中存在著偏析和夾雜物，壓延時(shí)偏析區(qū)和夾雜物沿變形區(qū)伸長(zhǎng)成條帶狀分布，冷卻時(shí)即形成帶狀組織。P172圖6.36（三）帶狀組織

高碳高合金鋼中，由于存在較多共晶碳化物，在熱加工是碳化物也可呈帶狀分布，統(tǒng)稱稱為碳化物帶。P172圖6.37

機(jī)械性能產(chǎn)生方向性，特別橫向塑性和韌性明顯降低，材料性能惡化。措施：正火消除，嚴(yán)重的磷偏析引起帶狀組織采用高溫退火及隨后正火加以改善。

正常的熱加工一般可使晶粒細(xì)化。但是晶粒能否細(xì)化取決于變形量、熱加工溫度尤其是終鍛（軋）溫度及鍛后冷卻等因素。一般認(rèn)為，增大變形量，有利于獲得細(xì)晶粒，當(dāng)鑄錠的晶粒十分粗大時(shí)，只有足夠大的變形量才能使晶粒細(xì)化。特別注意不要在臨界變形度范圍內(nèi)加工，變形度不均勻，則熱加工后的晶粒大小往往也不均勻。（四）晶粒大小當(dāng)變形量很大（大于90％），且變形溫度很高時(shí)，易于引起二次再結(jié)晶，得到異常粗大的晶粒組織。終鍛溫度如超過(guò)再結(jié)晶溫度過(guò)多，且鍛后冷卻速度過(guò)慢，會(huì)造成晶粒粗大。終鍛溫度如過(guò)低，又會(huì)造成加工硬化及殘留應(yīng)力。因此，對(duì)于無(wú)相變的合金或者加工后不再進(jìn)行熱處理的鋼件，應(yīng)對(duì)熱加工過(guò)程，特別是終鍛溫度、變形量及加工后的冷卻等因素認(rèn)真進(jìn)行控制，以獲得細(xì)小均勻的晶粒，提高材料的性能。（2）預(yù)先變形量：

ε=10~90%：ε↑,d↓ε=2~10%：異常長(zhǎng)大

ε>90%：異常長(zhǎng)大原因：驅(qū)動(dòng)力因素形核因素形變織構(gòu)因素關(guān)鍵——形變均勻度（3）合金元素、雜質(zhì)及第二相質(zhì)點(diǎn)

均阻礙晶界運(yùn)動(dòng)→細(xì)化；

第二相愈彌散、細(xì)小、量愈多→細(xì)化效果愈明顯注意：分布須均勻，否則可能引起二次再結(jié)晶

其它因素：原始晶粒尺寸、變形溫度等經(jīng)塑性變形后，金屬材料的物理性能和化學(xué)性能也將發(fā)生明顯變化。如使金屬及合金的比電阻增加，導(dǎo)電性能和電阻溫度系數(shù)下降，熱導(dǎo)率也略為下降。塑性變形還使磁導(dǎo)率、磁飽和度下降，但磁滯和矯頑力增加。塑性變形提高金屬的內(nèi)能，使其化學(xué)活性提高，腐蝕速度增快。塑性變形后由于金屬中的晶體缺陷（位錯(cuò)及空位）增加，因而使擴(kuò)散激活能減少，擴(kuò)散速度增加。（二）塑性變形對(duì)其他性能的影響第六節(jié)金屬的斷裂塑性斷裂又稱為延性斷裂，斷裂前發(fā)生大量的宏觀塑性變形，斷裂時(shí)承受的工程應(yīng)力大于材料的屈服強(qiáng)度。由于塑性斷裂前產(chǎn)生顯著的塑性變形，容易引起人們的注意，從而可及時(shí)采取措施防止斷裂的發(fā)生，即使局部發(fā)生斷裂，也不會(huì)造成災(zāi)難性事故。對(duì)于使用時(shí)只有塑性斷裂可能的金屬材料，設(shè)計(jì)時(shí)只需按材料的屈服強(qiáng)度計(jì)算承載能力，一般就能保證安全使用。一、塑性斷裂（一）裂紋和應(yīng)力狀態(tài)的影響對(duì)大量脆性斷裂事故的調(diào)查表明，大多數(shù)斷裂是由于材料中存在微小裂紋和缺陷引起的。為了說(shuō)明裂紋的影響，可作下述試驗(yàn)。將屈服強(qiáng)度σ0.2為1400MPa的高強(qiáng)度鋼板狀試樣中部預(yù)制不同深度的半橢圓表面裂紋，裂紋平面垂直于拉伸應(yīng)力，求出裂紋深度a與實(shí)際斷裂強(qiáng)度σc的關(guān)系，如圖6-41所示。三、影響材料斷裂的基本因素圖6-41表面裂紋深度與一種高強(qiáng)度鋼斷裂強(qiáng)度的關(guān)系影響材料斷裂的基本因素由圖可以看出，隨著裂紋深度的增大，試樣的斷裂強(qiáng)度逐漸下降，當(dāng)裂紋深度達(dá)到ac時(shí)，則σc=σ0.2。當(dāng)a＜ac時(shí)，σc＞σ0.2，意味著此時(shí)發(fā)生塑性斷裂；當(dāng)a＞ac時(shí)，σc＜σ0.2，發(fā)生脆性斷裂。由于高強(qiáng)度鋼對(duì)裂紋十分敏感，所以用它制造零件時(shí)，必須從斷裂的角度考慮其承載能力，如只根據(jù)其屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)，往往出現(xiàn)低應(yīng)力斷裂事故。（一）裂紋和應(yīng)力狀態(tài)的影響影響材料斷裂的基本因素研究表明，中、低強(qiáng)度鋼的斷裂過(guò)程都有一個(gè)重要現(xiàn)象，就是隨著溫度的降低，都有從塑性斷裂逐漸過(guò)渡為解理斷裂的現(xiàn)象。尤其是當(dāng)試件上帶有缺口和裂紋時(shí)，更加劇了這種過(guò)渡傾向。這就是說(shuō)，