2.金属材料组织和性能的控制 2.3 金属的塑性加工 单元 9 1
一、金属材料的塑性变形
1、单晶体的塑性变形
单晶体塑性变形的基本方式 —— 滑移 和 孪生
（ 1）滑移
在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定
晶面（滑移面）的一定方向（滑移方向）发生相对的滑动
滑移的特点,
※ 滑移只在切应力作用下发生，不同金属产生滑移的最小切应力大小不同。
※ 滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。并非是晶体两部分沿
滑移面作整体的滑动。
2.3 金属的塑性加工
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※ 滑移造成的晶体总变性量是原子间距的整数值，不引起晶格位向的变化。
※ 滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面和其上密度最大的晶向进行。
滑移系（滑移面和该面上的一个滑移方向），滑移系数目 ↑,材料塑性 ↑ ；
滑移方向 ↑,材料塑性 ↑ 。如 FCC和 BCC的滑移系为 12个,HCP为 3个,
FCC的滑移方向多于 BCC,
金属塑性如 Cu（ FCC）＞ Fe（ BCC）＞ Zn（ HCP）。
※ 滑移时晶体伴随有转动。
金属材料塑性变形的实质,
金属塑性变形实质上是以滑移和孪生
两种形式通过位错运动来进行的。
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一、金属材料的塑性变形
（ 2）孪生
在切应力作用下，晶体的一部分相对于
另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向
（孪生方向）发生切变。
金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面
两侧形成镜面对称关系。 → 发生孪生的部分
（切变部分）称为孪生带或孪晶。
孪生借助于切变进行，所需切应力大，速度快，在滑移较难进行时发生, ※
※ 孪生 → 原子移动的相对位移是原子间距的分数值,
FCC金属一般不发生孪生，少数在极低温度下发生,BCC金属仅在室温
或受冲击时发生。 HCP金属较容易发生孪生。
※
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2、多晶体的塑性变形
多晶体由许多晶粒组成，各个晶粒位向不同，且存在许多晶界，变形复杂。
细晶强化 通过晶粒细化使强度提高、塑性提高、
韧性提高，硬度提高的现象。
强化原理 晶界原子排列较不规则 → 缺陷多 → 滑移阻
力大。晶粒越细小，则晶界越多，变形抗
力越大，则强度越大。
※
※
晶粒越细小，单位体积晶粒多 → 变形分散 → 减少应力集中
※
晶粒越细小，晶界多 → 不利于裂纹的传播 → 断裂前承受较
大的塑性变形，则塑性越好。
由于晶粒越细小，强度越高，塑性越好，所以断裂时需要
消耗较大的功。因而韧性也较好。
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3、塑性变形对金属组织和性能的影响
（ 1） 塑性变形对金属组织的影响
※ 形成纤维组织 ※ 形成亚结构 ※ 产生形变织构
（ 2）塑性变形对金属性能的影响
※ 产生 加工硬化
加工硬化
金属发生塑性变形,随变性度的增大，其
强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显
下降的现象。
如：冷轧薄钢板
冷拔钢丝等。
※ 由于纤维组织和形变织构的产生，使金属性能产生各向异性。
※ 使金属晶体缺陷增多，并产生残余应力。
变性, 开裂、耐蚀性下降。利用好可提高表面疲劳强度