晶界上原子排列不规则,点阵畸变严重,且晶界两侧的晶粒取向不同,因此,滑移要从一个晶粒直接延续到下一个晶粒是极其困难的,即室温下晶界对滑移有阻滞效应。
的阻碍作用,可使金属的变形抗力显著升高,是产生加工硬化的主要原因之一。
晶粒的形状会发生相应的变化:如在轧制过程中,随着变形量的增加,原来的等轴晶粒沿延伸方向逐渐伸长,
当变形量很大时,晶界变得模糊不清,各晶粒难以分辨,呈现出纤维状的条纹,通常称之为纤维组织。
纤维的分布方向就是金属流变伸展的方向。纤维组织使金属的性能具有明显的方向性,其纵向的强度和塑性高于横向。
金属中有夹杂物存在时,塑性杂质沿变形方向被拉长为细条状,脆性杂质破碎,沿变形方向呈断续状分布。
The fibrous grain structure of a low carbon steel produced by cold working: (a) 10% cold work, (b) 30% cold work, (c) 60% cold work, and (d) 90% cold work (250). (Source: From ASM Handbook Vol. 9, Metallography and Microstructure, (1985) ASM International, Materials Park, OH 44073.
当塑性变形量不断增加时,多晶体中原本取向随机的各个晶粒,会逐渐调整到其取向趋于一致,这一现象称为晶粒的择优取向(变形织构)。
丝织构其特征是各晶粒的某一晶向趋向平行于拉拔方向。如铝拉丝为111织构,冷拉铁丝为110织构;
板织构特征为各晶粒的某一晶面和晶向趋向平行于轧面和轧向。如冷轧黄铜的{110},112织构。
变形织构造成材料的各向异性,多数情况下是有害的。所谓的“制耳”现象。但有时,织构的存在却是有利的,例如,采用具有 ((100)[001]) 织构的硅钢片制作电动机或变压器的铁心时,将可以提高导磁率,减少损耗。
材料经塑性变形后,由于点阵畸变、位错与空位等晶体缺陷的增加,其物理性能和化学性能会发生一定的变化。如电阻率增加,电阻温度系数降低,磁滞与矫顽力略有增加,磁导率、热导率下降。
由于原子活动能力增大,还会使扩散加速。塑性变形提高了材料的内能,使化学活性提高,抗腐蚀性能下降。
第一类内应力(宏观残余应力)。它是由于工件各部分间的宏观变形不均匀而引起的,其作用范围是整个工件。易产生变形、开裂。一般不希望工件内部存在宏观内应力。
第二类内应力(微观残余应力)。它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀而产生的。其作用范围为几个晶粒或几个亚晶粒。虽然这种内应力所占的比例不大(约占全部内应力的1%—2%),但在某些Kaiyun平台 开云体育官方入口局部区域,有时微观残余应力很大,致使工件在不大的外力作用下即产生显微裂纹,并进而导致工件的断裂。
第三类内应力(点阵畸变)。它是Kaiyun体育官方网站 开云登录网站由于材料在塑性变形中,产生大量点阵缺陷,而造成的晶格畸变。其作用范围更小,在几十至几百纳米范围内,它使金属的硬度、强度升Kaiyun平台 开云体育官方入口高,而塑性和抗腐蚀性能下降。
一般残余应力的存在对材料的性能是有Kaiyun体育官方网站 开云登录网站害的,它导致材料及工件的变形、开裂和产生应力腐蚀。残余应力可以通过适当方式的热处理加以消除。但是,工件表面残留一层压应力时,对提高使用寿命有利。例如,采用喷九和化学热处理方法使工件表面产生一层压应力,可以有效地提高工件(如弹簧和齿轮等)的疲劳抗力。