第七章金属塑性变形一 名词固溶强化：固溶体中的溶质原子溶入基体金属后使合金变形抗力提高，应力-应变曲线升高，塑性下降的 现象；应变时效：具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后，在室温停留或低温加热后重新拉伸又 出现屈服效应的情况；孪生：金属塑性变形的重要方式。晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪晶面）和一定的晶 向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶体取向不同，以孪晶面为对称面 形成镜像对称，孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。形成孪晶的过程称为孪生；临界分切应力：金属晶体在变形中受到外力使某个滑移系启动发生滑移的最小分切应力；变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优 取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构。二问答1________纯金属变形主要借助位错运动，通过滑移和孪生完成塑性变形，开动滑移系需要临界切应力， 晶体中还会发生扭转；单相合金的基本变形过程与纯金属的基本过程是一样的，但会出现固溶强化，开动 滑移系需要临界切应力较大，还有屈服和应变时效现象。2________滑移时原子移动的距离是滑移方向原子间距的整数倍，孪生时原子移动的距离不是孪生方向原 子间距的整数倍；滑移时滑移面两边晶体的位向不变，而孪生时孪生面两边的晶体位向不同，以孪晶面形 成镜像对称；滑移时需要的临界分切应力小，孪生开始需要的临界分切应力很大，孪生开始后继续切变时 需要的切应力小，故孪生一般在滑移难于进行时发生。3________1）a的滑移系为(110)<111>,相的常见滑移系为(111)<110>, 相的常见滑移系为（0001）<1120>。2）它们单晶变形时应力-应变曲线示意图如图。典型的面心立方单晶体的加工硬化曲线可以分为三个阶段。当切应力达到晶体的临界分切应力时，其应力-应变曲线近似为直线，称为易滑移阶段，此时加工硬化率很小，滑移线细长，分布均匀；随后加工硬化率显著增加，称为线性硬化阶段，滑移系在几组相交的滑移系上发生，位错彼此交截，滑移线较短；第三阶段称为抛物线硬化阶段，加工硬化随应变增加而减少，出现许多碎断滑移带， 滑移带端部出现交滑移痕迹。多晶体加工硬化曲线一般不出现易滑移的第一阶段，而加工硬化率明显高于单晶体。4简答一冷加工纤维组织是纯金属和单相合金在冷塑性变形时和变形度很大的条件下，各晶粒伸长成纤 维状；带状组织是复相合金在冷塑性变形和变形度大的条件下第二相被破碎或伸长，沿变形方向成带状分 布而形成的；变形织构是金属和合金在在冷塑性变形时晶粒发生择优取向而形成的。上述冷加工纤维组织、带状组织和变形织构都使材料的性能具有方向性，即在各个方向上的性能不均，对 使用性能有不良影响，但少数金属材料，如用作变压器的硅钢片，各向异性能更好满足使用要求。5简答：金属材料经热加工后机械性能较铸造态好的主要原因是热加工时的高温、大变形量使气泡、疏 松和微裂纹得到机械焊合，提高了材料的致密性，消除了铸造缺陷，同时改善夹杂物和脆性相的形态、大 小和分布，使枝晶偏析程度减弱，合金成分均匀性提高，热加工中形成合理的加工流线，热加工还可使金属显微组织细化，这些都可以提高金属材料的性能。6简答：金属材料经冷加工后，强度增加，硬度增加，塑性降低的现象称为加工硬化。产生加工硬化的 各种可能机制有滑移面上平行位错间的交互作用的平行位错硬化理论，以及滑移面上位错与别的滑移面上 位错林切割产生割阶的林位错强化理论。7简答:可有8个滑移系同时产生滑移(可以通过计算 fee的滑移系与[001]方向的夹角得到此结果)-|||-k-|||-动其中一个滑移系至少要施加的拉应力为 COS cos dfrac (0.79)(0.41) https:/img.zuoyebang.cc/zyb_78f2599aa123783526ba765cc9946f94.jpg.93(MN/(m)^2)加工硬化在实际生产中用来控制和改变金属材料的性能，特别是对不能热处理强化的合金和纯金属尤为重 要，可以进行热处理强化的合金，加工硬化可以进一步提高材料的强度；加工硬化是实现某些工件和半成 品加工成型的主要因素；加工硬化也会带来塑性降低，使变形困难的影响，还会使材料在使用过程中尺寸 不稳定，易变形，降低材料耐蚀性。9________第二相在冷塑性变形过程中的作用一般是提高合金强度，但还取决于第二相的种类数量颗粒大 小形状分布特点及与基体结合界面结构等，对塑性变形影响复杂。第二相强度高于基体但有一定塑性，其 尺寸、含量与基体基本接近，则合金塑性是两相的变形能力平均值。第二相硬、脆，合金变形只在基体中 进行，第二相基本不变形；第二相均匀、弥散分布在固溶体基体上，可以对合金产生显著强化作用。10简答：织构由晶粒择优取向形成，变形织构对再结晶织构形成有主要影响，织构造成材料性能各向异 性。各向异性在不同情况需要避免或利用。织构控制可以通过控制合金元素的种类和含量、杂质含量、变 形工艺（如变向轧制）和退火工艺等多种因素的配合。11简答：金属和合金在冷塑性变形过程中发生的组织性能的变化主要有晶粒被拉长，形成纤维组织，冷 变形程度很高时，位错密度增高，形成位错缠结和胞状组织，发生加工硬化，，变形金属中出现残余应力,金属在单向塑性变形时出现变形织构。12________1）屈服现象是由溶质原子与位错交互作用产生气团产生的，在外力作用下使位错挣脱溶质原子的钉扎，材料出现屈服现象，曲线2在位错脱离钉扎后溶质原子来不及重新聚集形成气团，故无屈服现象；曲线3在出现屈服后时效再加载，溶质原子可以重新聚集形成气团，故又出现屈服现象；2）屈服现象使金属材料在拉伸和深冲过程中变形不均匀，造成工件表面不平整。可以通过加入与溶质原 子形成稳定化合物的其它元素，减少间隙溶质原子含量，减少气团，消除或减轻屈服现象，或在深冲之前 进行比屈服伸长范围稍大的预变形，据霍尔一配奇公式求得s=50+25X16=150MNm-2
第七章金属塑性变形
一 名词
固溶强化：固溶体中的溶质原子溶入基体金属后使合金变形抗力提高，应力-应变曲线升高，塑性下降的 现象；
应变时效：具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后，在室温停留或低温加热后重新拉伸又 出现屈服效应的情况；
孪生：金属塑性变形的重要方式。晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪晶面）和一定的晶 向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶体取向不同，以孪晶面为对称面 形成镜像对称，孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。形成孪晶的过程称为孪生；
临界分切应力：金属晶体在变形中受到外力使某个滑移系启动发生滑移的最小分切应力；
变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优 取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构。
二问答
1________纯金属变形主要借助位错运动，通过滑移和孪生完成塑性变形，开动滑移系需要临界切应力， 晶体中还会发生扭转；单相合金的基本变形过程与纯金属的基本过程是一样的，但会出现固溶强化，开动 滑移系需要临界切应力较大，还有屈服和应变时效现象。
2________滑移时原子移动的距离是滑移方向原子间距的整数倍，孪生时原子移动的距离不是孪生方向原 子间距的整数倍；滑移时滑移面两边晶体的位向不变，而孪生时孪生面两边的晶体位向不同，以孪晶面形 成镜像对称；滑移时需要的临界分切应力小，孪生开始需要的临界分切应力很大，孪生开始后继续切变时 需要的切应力小，故孪生一般在滑移难于进行时发生。
3________1）a的滑移系为{110}<111>,相的常见滑移系为{111}<110>, 相的常见滑移系为（0001）
<1120>。
2）它们单晶变形时应力-应变曲线示意图如图。
典型的面心立方单晶体的加工硬化曲线可以分为三个阶段。当切应力达到晶体的临界分切应力时，其应力
-应变曲线近似为直线，称为易滑移阶段，此时加工硬化率很小，滑移线细长，分布均匀；随后加工硬化率
显著增加，称为线性硬化阶段，滑移系在几组相交的滑移系上发生，位错彼此交截，滑移线较短；第三阶
段称为抛物线硬化阶段，加工硬化随应变增加而减少，出现许多碎断滑移带， 滑移带端部出现交滑移痕迹。
多晶体加工硬化曲线一般不出现易滑移的第一阶段，而加工硬化率明显高于单晶体。
4简答一冷加工纤维组织是纯金属和单相合金在冷塑性变形时和变形度很大的条件下，各晶粒伸长成纤 维状；带状组织是复相合金在冷塑性变形和变形度大的条件下第二相被破碎或伸长，沿变形方向成带状分 布而形成的；变形织构是金属和合金在在冷塑性变形时晶粒发生择优取向而形成的。
上述冷加工纤维组织、带状组织和变形织构都使材料的性能具有方向性，即在各个方向上的性能不均，对 使用性能有不良影响，但少数金属材料，如用作变压器的硅钢片，各向异性能更好满足使用要求。
5简答：金属材料经热加工后机械性能较铸造态好的主要原因是热加工时的高温、大变形量使气泡、疏 松和微裂纹得到机械焊合，提高了材料的致密性，消除了铸造缺陷，同时改善夹杂物和脆性相的形态、大 小和分布，使枝晶偏析程度减弱，合金成分均匀性提高，热加工中形成合理的加工流线，热加工还可使
金属显微组织细化，这些都可以提高金属材料的性能。
6简答：金属材料经冷加工后，强度增加，硬度增加，塑性降低的现象称为加工硬化。产生加工硬化的 各种可能机制有滑移面上平行位错间的交互作用的平行位错硬化理论，以及滑移面上位错与别的滑移面上 位错林切割产生割阶的林位错强化理论。
加工硬化在实际生产中用来控制和改变金属材料的性能，特别是对不能热处理强化的合金和纯金属尤为重 要，可以进行热处理强化的合金，加工硬化可以进一步提高材料的强度；加工硬化是实现某些工件和半成 品加工成型的主要因素；加工硬化也会带来塑性降低，使变形困难的影响，还会使材料在使用过程中尺寸 不稳定，易变形，降低材料耐蚀性。
9________第二相在冷塑性变形过程中的作用一般是提高合金强度，但还取决于第二相的种类数量颗粒大 小形状分布特点及与基体结合界面结构等，对塑性变形影响复杂。第二相强度高于基体但有一定塑性，其 尺寸、含量与基体基本接近，则合金塑性是两相的变形能力平均值。第二相硬、脆，合金变形只在基体中 进行，第二相基本不变形；第二相均匀、弥散分布在固溶体基体上，可以对合金产生显著强化作用。
10简答：织构由晶粒择优取向形成，变形织构对再结晶织构形成有主要影响，织构造成材料性能各向异 性。各向异性在不同情况需要避免或利用。织构控制可以通过控制合金元素的种类和含量、杂质含量、变 形工艺（如变向轧制）和退火工艺等多种因素的配合。
11简答：金属和合金在冷塑性变形过程中发生的组织性能的变化主要有晶粒被拉长，形成纤维组织，冷 变形程度很高时，位错密度增高，形成位错缠结和胞状组织，发生加工硬化，，变形金属中出现残余应力,
金属在单向塑性变形时出现变形织构。
12________1）屈服现象是由溶质原子与位错交互作用产生气团产生的，在外力作用下使位错挣脱溶质
原子的钉扎，材料出现屈服现象，曲线2在位错脱离钉扎后溶质原子来不及重新聚集形成气团，故无屈服
现象；曲线3在出现屈服后时效再加载，溶质原子可以重新聚集形成气团，故又出现屈服现象；
2）屈服现象使金属材料在拉伸和深冲过程中变形不均匀，造成工件表面不平整。可以通过加入与溶质原 子形成稳定化合物的其它元素，减少间隙溶质原子含量，减少气团，消除或减轻屈服现象，或在深冲之前 进行比屈服伸长范围稍大的预变形，
据霍尔一配奇公式求得s=50+25X16=150MNm-2
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