金屬的結晶

壓力加工:是利用金屬的塑性，使其改變形狀、尺寸和改善性能，獲得型材、棒材、線材或鍛壓件的加工方法。

一、塑性變形的基本形式

當單晶體受拉力F時，在一定的晶面上分解為垂直于晶面的正應力σN和平行于晶面的切應力τ。

應力的分解，如圖所示:

正應力只能使晶體產(chǎn)生彈性變形和斷裂--脆性斷裂。正應力作用下晶體變形示意圖，如圖所示:

切應力使晶體產(chǎn)生滑移。

--延性斷裂(斷口呈纖維狀，且灰暗無光澤).切應力作用下晶體變形示意圖，如圖所示:

單晶體的塑性變形方式主要有兩種:

(一)滑移

(二)孿生

(一)滑移

晶體塑性變形時，分切應力使晶體內部上下兩部分的原子沿著某特定的晶面相對移動，這種現(xiàn)象稱為滑移。

它主要發(fā)生在原子排列最緊密或較緊密的晶面上，并沿著這些晶面上原子排列最緊密的方向進行。

(一)滑移系:如圖所示:

1)滑移面:發(fā)生滑移的面。

2)滑移方向:發(fā)生滑移的方向。

3)滑移系:晶體中每個滑移面 和該面上的一個滑移方向組成一個滑移系?；葡翟蕉?，塑性越好。

滑移帶，滑移線，如圖所示:

2、引起滑移的臨界切應力

1)滑移面內的切應力分解到滑移方向上的分切應力是晶體產(chǎn)生滑移的動力。

2)分切應力:τ=σcosφcosλ( φ為滑移面與外力的夾角;λ為滑移方向與外力的夾角)

3) cosφcosλ被稱為取向因子，分切應力大的位向稱為軟位向，反之為硬位向。

4)能使滑移系產(chǎn)生滑移的最小分切應力值稱為臨界切應力: τc= σscosφcosλ

3、滑移是怎樣進行的

滑移是由位錯的移動來實現(xiàn)的，如圖所示:

(二)孿生(孿晶)

所謂孿生，就是晶體中的一部分原子對應特定的晶面(孿生面)沿著一定晶向(孿生方向)產(chǎn)生剪切變形。

如圖所示:

孿生與滑移的主要區(qū)別是:發(fā)生滑移后，晶體已變形區(qū)和未變形區(qū)位向沒有發(fā)生變化，而孿生就使晶體兩部分位向發(fā)生了變化。如圖所示:

二、實際金屬的塑性變形

1、晶界及晶粒位向的影響:

晶界抵抗塑性變形的能力較晶粒本身要大， 多晶體中, 由于晶界上原子排列不很規(guī)則, 阻礙位錯的運動, 使變形抗力增大。金屬晶粒越細，晶界越多，變形抗力越大，金屬的強度就越大。多晶體塑性變形示意圖，如圖所示:

2、實際金屬塑性變形過程

(1)多晶體中每個晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應力方向(稱晶粒處于軟位向), 另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應力方向相差較大(稱晶粒處于硬位向)。在發(fā)生滑移時，軟位向晶粒先開始。

(2)當位錯在晶界受阻逐漸堆積時，其它晶粒發(fā)生滑移。因此多晶 體變形時晶粒分批地逐步地變形，變形分散在材料各處。

(3)晶粒越細，晶界面積越大，對位錯的阻力越大，多晶體的強度就越高。

(4)由于細晶粒金屬的強度較高，塑性較好，所以斷裂時需要消耗較大的功，因而韌性也較好。因此細晶強化是金屬的一種很重要的強韌化手段。