1、第五章 材料的形變和再結晶 材料受力材料受力F彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形斷裂斷裂研究材料的變形規律及其微觀機制，分析了解各種內外因研究材料的變形規律及其微觀機制，分析了解各種內外因素對變形的影響，以及研究討論冷變形材料在回復再結晶素對變形的影響，以及研究討論冷變形材料在回復再結晶過程中組織、結構和性能的變化規律，具有十分重要的理過程中組織、結構和性能的變化規律，具有十分重要的理論和實際意義論和實際意義 5.1 彈性和粘彈性彈性和粘彈性 彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形5.1.1彈性變形的本質 rUOr00dUdr(a)rFO斜率S0r00吸引力排斥力(b)彈性變形彈性變形是指外力去除是指

2、外力去除后能夠完全恢復的那部后能夠完全恢復的那部分變形，可從原子間結分變形，可從原子間結合力的角度來了解它的合力的角度來了解它的物理本質物理本質 圖（圖（a）體系能量與原子）體系能量與原子間距的關系和（間距的關系和（b）原子）原子作用力和距離的關系作用力和距離的關系5.1.2 彈性變形的特征和彈性模量 彈性變形的主要特征是：彈性變形的主要特征是： （1）理想的彈性變形是）理想的彈性變形是可逆變可逆變形，加載時變形，形，加載時變形，卸載時變形消失并恢復原狀卸載時變形消失并恢復原狀 （2）金屬、陶瓷和部分高分子材料不論是加載）金屬、陶瓷和部分高分子材料不論是加載或卸載時，只要在或卸載時，只要在彈性

3、變形范圍內彈性變形范圍內，其應力與應，其應力與應變之間都保持變之間都保持單值線性函數關系單值線性函數關系，即服從虎克（即服從虎克（Hooke）定律：）定律：在正應力下，在正應力下，= E，在切應力下，在切應力下，=G，式中，式中， ， 分別為正應力和切應力；分別為正應力和切應力； ， 分別為正應變和切應變；分別為正應變和切應變；E，G分別為彈性模量（楊氏模量）和切變模量分別為彈性模量（楊氏模量）和切變模量Robert Hooke 1635 1703彈性模量與切變彈性模量之間的關系為：彈性模量與切變彈性模量之間的關系為：式中，式中，v為材料泊松比，表示側向收縮能力。一般金為材料泊松比，表示側向收

4、縮能力。一般金屬材料的泊松比在屬材料的泊松比在0.250.35之間，高分子材料則相之間，高分子材料則相對較大些。對較大些。彈性模量代表著使原子彈性模量代表著使原子離開平衡位置的難易程度離開平衡位置的難易程度，是，是表征晶體中表征晶體中原子間結合力強弱的物理量原子間結合力強弱的物理量。金剛石一類。金剛石一類的的共價鍵晶體共價鍵晶體由于其原子間結合力很大，故其彈性模由于其原子間結合力很大，故其彈性模量很高；量很高；金屬和離子晶體金屬和離子晶體的則相對較低；而的則相對較低；而分子鍵的分子鍵的固體固體如塑料、橡膠等的鍵合力更弱，故其彈性模量更如塑料、橡膠等的鍵合力更弱，故其彈性模量更低，通常比金屬材料

5、的低幾個數量級。低，通常比金屬材料的低幾個數量級。 （3）彈性變形量隨材料的不同而異）彈性變形量隨材料的不同而異 多數金屬材料多數金屬材料線性彈性變量不超過0.5%高分子材料高分子材料非線性高彈性變量最高可達1000%低于比例極限sp的應力范圍內 符合虎克定律 一般 情況不符合虎克定律 5.1.3 彈性的不完整性彈性的不完整性多數工程上應用的材料為多晶體甚至為非晶態或者是兩者皆有多數工程上應用的材料為多晶體甚至為非晶態或者是兩者皆有的物質，其內部存在各種類型的缺陷，彈性變形時，可能出現的物質，其內部存在各種類型的缺陷，彈性變形時，可能出現加載線與卸載線不重合加載線與卸載線不重合、應變的發展跟不

6、上應力的變化等有別、應變的發展跟不上應力的變化等有別于理想彈性變形特點的現象，稱之為于理想彈性變形特點的現象，稱之為彈性的不完整性彈性的不完整性。彈性的彈性的不完整性不完整性包申格效應包申格效應 彈性后效彈性后效 彈性滯后彈性滯后 1包申格效應 材料經預先加載產生少量塑性變形（小于材料經預先加載產生少量塑性變形（小于4），而后同向加載），而后同向加載則則 e升高，反向加載則升高，反向加載則 e下降。此現象稱之為包申格效應。它是下降。此現象稱之為包申格效應。它是多晶體金屬材料的普遍現象。多晶體金屬材料的普遍現象。 2彈性后效一些實際晶體，在加載或一些實際晶體，在加載或卸載時，應變不是瞬時達卸載時

7、，應變不是瞬時達到其平衡值，而是通過一到其平衡值，而是通過一種弛豫過程來完成其變化種弛豫過程來完成其變化的。這種在彈性極限的。這種在彈性極限se范范圍內，應變滯后于外加應圍內，應變滯后于外加應力，并和時間有關的現象力，并和時間有關的現象稱為彈性后效或滯彈性稱為彈性后效或滯彈性 c應變adOcabanan00時間恒應力下的應變弛豫恒應力下的應變弛豫由于應變落后于應力，在由于應變落后于應力，在 - 曲線上使加載線與卸載線不重合曲線上使加載線與卸載線不重合而形成一而形成一封閉回線封閉回線，稱之為，稱之為彈性滯后彈性滯后 3.彈性滯后彈性滯后OOO(a)(b)(d)(c) 彈性滯后(環)與循環韌性 (

8、a)單向加載; (b)交變加載(慢); (c)交變加載(快); (d)交變加載塑性滯后5.1.4 粘彈性 變形形式除了彈性變形、塑性變形外還有一種粘性流動。變形形式除了彈性變形、塑性變形外還有一種粘性流動。所謂所謂粘性流動粘性流動是指非晶態固體和液體在很小外力作用下便會發生沒有是指非晶態固體和液體在很小外力作用下便會發生沒有確定形狀的流變，并且在外力去除后，形變不能回復。確定形狀的流變，并且在外力去除后，形變不能回復。 純粘性流動服從牛頓粘性流動定律：純粘性流動服從牛頓粘性流動定律：ddt式中 為應力， 為應變速率， 稱為拈度系數，反映了流體的內摩擦力，即流體流動的難易程度，其單位是Pa s一

9、些非晶體，有時甚至多晶體，在比較小的應力時可以同時一些非晶體，有時甚至多晶體，在比較小的應力時可以同時表現出彈性和粘性，這就是表現出彈性和粘性，這就是粘彈性現象粘彈性現象 。5.2 晶體的塑性變形晶體的塑性變形 5.2.1單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形主要主要滑移滑移孿生孿生扭折扭折高溫情況高溫情況擴散性變形擴散性變形晶界滑動和移動晶界滑動和移動1滑移滑移 a滑移線與滑移帶滑移線與滑移帶 當應力超過晶體的彈性極限后，晶體中就會產生當應力超過晶體的彈性極限后，晶體中就會產生層片層片之間的相對滑移之間的相對滑移，大量的層片間滑動的，大量的層片間滑動的累積累積就構成晶就構成晶體的宏觀塑性變形體的宏

10、觀塑性變形 對滑移線的觀察也表明：對滑移線的觀察也表明：晶體塑性變形的晶體塑性變形的不均勻性；不均勻性；滑移滑移只是集中發生在一些只是集中發生在一些晶面上；晶面上；滑移帶或滑移線之間的晶滑移帶或滑移線之間的晶體層片則體層片則未產生變形未產生變形，只是，只是彼此之間作彼此之間作相對位移相對位移而已。而已。 滑移帶形成示意圖b滑移系滑移系 塑性變形時位錯只沿著一定的晶面和晶向運動，這塑性變形時位錯只沿著一定的晶面和晶向運動，這些晶面和晶向分別稱為些晶面和晶向分別稱為“滑移面滑移面”和和“滑移方向滑移方向”。晶體結構不同，其滑移面和滑移方向也不同晶體結構不同，其滑移面和滑移方向也不同 。滑移面通常是

11、滑移面通常是原子的原子的密排面密排面滑移方向通常是滑移方向通常是原子的原子的密排方向密排方向原子密度最大的晶面其原子密度最大的晶面其面間距最面間距最大，點陣阻力最小，大，點陣阻力最小，因而容易沿因而容易沿著這些面發生滑移著這些面發生滑移 。最密排方向上的最密排方向上的原子間距最短原子間距最短，即即位錯位錯b最小最小。一個滑移面一個滑移面和和此面上的一個滑移方向此面上的一個滑移方向合起來叫做一個合起來叫做一個滑移系滑移系 在其他條件相同時，晶體中的滑移系愈多，滑移過程在其他條件相同時，晶體中的滑移系愈多，滑移過程可能采取的空間取向便愈多，滑移容易進行，它的塑可能采取的空間取向便愈多，滑移容易進行

12、，它的塑性便愈好性便愈好 面心立方晶體面心立方晶體的滑移系共有的滑移系共有11143=12個；個；體心立方晶體體心立方晶體，可同時沿，可同時沿110112123晶面滑移，故滑移系共有晶面滑移，故滑移系共有11062+112121+123241=48個；個；而而密排六方晶體密排六方晶體的滑移系僅有的滑移系僅有(0001)13=3個。個。由于滑移系數目太少，由于滑移系數目太少，hcp多晶體的塑性不如多晶體的塑性不如fcc或或bcc的好。的好。 c滑移的臨界分切應力滑移的臨界分切應力 晶體的滑移是在切應力作用下進行的，但其中許多滑移系并非同時晶體的滑移是在切應力作用下進行的，但其中許多滑移系并非同時

13、參與滑移，而只有當外力在某一滑移系中的分切應力達到一定臨界參與滑移，而只有當外力在某一滑移系中的分切應力達到一定臨界值時，該滑移系方可以首先發生滑移，該分切應力稱為滑移的臨界值時，該滑移系方可以首先發生滑移，該分切應力稱為滑移的臨界分切應力分切應力 。滑移的臨界分切應力是一個真實反映單晶體受力起始屈服滑移的臨界分切應力是一個真實反映單晶體受力起始屈服的物理量。其數值與晶體的類型、純度，以及溫度等因素的物理量。其數值與晶體的類型、純度，以及溫度等因素有關，還與該晶體的加工和處理狀態、變形速度，以及滑有關，還與該晶體的加工和處理狀態、變形速度，以及滑移系類型等因素有關移系類型等因素有關 。cos

14、cosFAcosA法線滑移方向FFA計算分切應力的示意圖計算分切應力的示意圖F在滑移方向的分力為在滑移方向的分力為cosF滑移面的面積為滑移面的面積為/cosA外力對滑移面的分切應力為外力對滑移面的分切應力為cos cosFAcos cos為取向因子為取向因子451當，取向因子有最大值2F/A 為宏觀上的起始屈服強度為宏觀上的起始屈服強度0121084260.10.10.30.30.5900cos cos鎂晶體拉伸的屈服應力與晶體 取向的關系當當9090或或9090時時s均均為無限大；為無限大；這說明當這說明當滑移面與外力方向滑移面與外力方向平行或垂直時，平行或垂直時，不可能產生不可能產生滑移

15、。滑移。當當45時，時，s最小，即最小，即產生滑移的產生滑移的最小分切應力。最小分切應力。通常稱取向因子大的為軟取通常稱取向因子大的為軟取向，取向因子小的為硬取向。向，取向因子小的為硬取向。屈服應力屈服應力(s)d滑移時晶面的轉動滑移時晶面的轉動 單晶體滑移時，除滑移面發生相對位移外，往往伴隨著單晶體滑移時，除滑移面發生相對位移外，往往伴隨著晶面的轉動，對于只有一組滑移面的晶面的轉動，對于只有一組滑移面的hcp，這種現象尤，這種現象尤為明顯。為明顯。 FFFF拉伸實驗時單晶發生滑移拉伸實驗時單晶發生滑移與轉動示意圖與轉動示意圖由于拉伸夾頭由于拉伸夾頭不能做不能做橫向動作橫向動作，單晶體的，單晶

16、體的取向必須進行相應的取向必須進行相應的轉動轉動，滑移面區域平，滑移面區域平行軸向行軸向12121122單晶拉伸時晶體轉動的力偶作用右圖為單晶發生轉動的力偶作用機制右圖為單晶發生轉動的力偶作用機制a中，在力偶作用下滑移面將產生轉動并逐漸趨于與軸中，在力偶作用下滑移面將產生轉動并逐漸趨于與軸向平行向平行ab有有效效分分切切應應力力使滑移使滑移方向轉方向轉至最大至最大分切應分切應力方向力方向 晶體受壓時的晶面轉動 (a)壓縮前 (b)壓縮后晶體受壓變形時也要發生晶面轉動，但轉動的結果是使滑晶體受壓變形時也要發生晶面轉動，但轉動的結果是使滑移面逐漸趨于與壓力軸線相垂直移面逐漸趨于與壓力軸線相垂直晶體

17、在滑移時滑移面，晶體在滑移時滑移面，滑移方向都是改變的。滑移方向都是改變的。導致滑移面上的分切應導致滑移面上的分切應力也隨之變化。力也隨之變化。由于由于4545時分切應時分切應力最大，滑移轉動后力最大，滑移轉動后趨近趨近4545；若；若遠離遠離4545，則分切應力逐漸，則分切應力逐漸減小而使滑移系的進一減小而使滑移系的進一步滑移趨于困難。步滑移趨于困難。e多系滑移多系滑移 對于具有多組滑移系的晶體，滑移首先在對于具有多組滑移系的晶體，滑移首先在取向最有利的滑移系取向最有利的滑移系（其分（其分切應力最大）中進行，但由于變形時晶面轉動的結果，另一組滑移面切應力最大）中進行，但由于變形時晶面轉動的結

18、果，另一組滑移面上的分切應力也可能上的分切應力也可能逐漸增加到足以發生滑移的臨界值以上逐漸增加到足以發生滑移的臨界值以上，于是晶，于是晶體的滑移就可能在體的滑移就可能在兩組或更多的滑移面上同時進行或交替地進行兩組或更多的滑移面上同時進行或交替地進行，從，從而產生多系滑移而產生多系滑移 。f滑移的位錯機制滑移的位錯機制 實際測得晶體滑移的臨界分切應力值較理論計算值低實際測得晶體滑移的臨界分切應力值較理論計算值低34個數量級，個數量級，表明晶體滑移并不是晶體的一部分相對于另一部分沿著滑移面作剛性表明晶體滑移并不是晶體的一部分相對于另一部分沿著滑移面作剛性整體位移，而是整體位移，而是借助位錯在滑移面

19、上運動來逐步地借助位錯在滑移面上運動來逐步地進行的進行的 。晶體的滑移必須在晶體的滑移必須在一定的外力作用下一定的外力作用下才能發生，這說明位錯的運動才能發生，這說明位錯的運動要要克服阻力克服阻力 。12圖中圖中1和和2為等同位置，當位錯處于這為等同位置，當位錯處于這種平衡位置時，其能量最小，相當于種平衡位置時，其能量最小，相當于處在能谷中。當位錯從位置處在能谷中。當位錯從位置1移動到位移動到位置置2時，需要越過一個勢壘，這就是說時，需要越過一個勢壘，這就是說位錯在運動時會遇到點陣阻力。由于位錯在運動時會遇到點陣阻力。由于派爾斯（派爾斯（Peierls）和納巴（）和納巴（Nabarro）首先估

20、算了這一阻力，故又稱為派一首先估算了這一阻力，故又稱為派一納（納（P-N）力）力 2222expexp1(1)1P NGdGWbb式中，式中，b為滑移方向上的原子間距，為滑移方向上的原子間距，d為滑移面的面間距，為滑移面的面間距，為為泊松比，泊松比，W=d/(1-)代表位錯寬度代表位錯寬度 12阻力：阻力：派一納（派一納（P-N）力）力 。2222expexp1(1)1P NGdGWbb式中，式中，b為滑移方向上的原子間距，為滑移方向上的原子間距，d為滑移面的面間距，為滑移面的面間距，為為泊松比，泊松比，W=d/(1-)代表位錯寬度代表位錯寬度 由此公式可知：由此公式可知：位錯位錯寬度寬度W越

21、大越大，則派，則派-納力納力越小；越小；派派-納力與（納力與（-d/b）成指數關系，）成指數關系，當當d越大，越大，b越小越小，即滑移面，即滑移面的面間距越大，位錯強度越小，則派的面間距越大，位錯強度越小，則派-納力越小，因而越容易滑納力越小，因而越容易滑移。（移。（最密排面和密排方向最密排面和密排方向）2孿生孿生a孿生變形過程孿生變形過程 切變并未使晶體的點陣類型發生變化，但它卻使均勻切變區中的晶體切變并未使晶體的點陣類型發生變化，但它卻使均勻切變區中的晶體取向發生變更，變為與未切變區晶體呈鏡面對稱的取向取向發生變更，變為與未切變區晶體呈鏡面對稱的取向,這一變形過這一變形過程稱為程稱為孿生。

22、孿生。 b孿生的特點孿生的特點 （1）孿生變形也是在切應力作用下發生的，并通常出現于滑移受）孿生變形也是在切應力作用下發生的，并通常出現于滑移受阻而阻而引起的應力集中區引起的應力集中區，因此，孿生所需的臨界切應力要比滑移時，因此，孿生所需的臨界切應力要比滑移時大得多。大得多。 （2）孿生是一種均勻切變，即切變區內與孿晶面平行的每一層原）孿生是一種均勻切變，即切變區內與孿晶面平行的每一層原子面均相對于其毗鄰晶面沿孿生方向位移了一定的距離，且每一子面均相對于其毗鄰晶面沿孿生方向位移了一定的距離，且每一層原子相對于孿生面的層原子相對于孿生面的切變量跟它與孿生面的距離切變量跟它與孿生面的距離成正比成正

23、比 。（3）孿晶的兩部分晶體形成）孿晶的兩部分晶體形成鏡面對稱的位向關系。鏡面對稱的位向關系。 c孿晶的形成孿晶的形成 形成孿晶的主要三種方式形成孿晶的主要三種方式“變形孿晶變形孿晶” 通過機械變形而產生的孿晶，也稱為通過機械變形而產生的孿晶，也稱為 “機械孿晶機械孿晶”，它的特征通常呈透鏡狀或片狀。，它的特征通常呈透鏡狀或片狀。 “生長孿晶生長孿晶”它包括晶體自氣態（如氣相沉積）、它包括晶體自氣態（如氣相沉積）、液態（液相凝固）或固體中長大時形成的孿晶。液態（液相凝固）或固體中長大時形成的孿晶。 “退火孿晶退火孿晶”,變形金屬在其再結晶退火過程中形變形金屬在其再結晶退火過程中形成的孿晶，它往

24、往以相互平行的孿晶面為界橫貫成的孿晶，它往往以相互平行的孿晶面為界橫貫整個晶粒，是在再結晶過程中通過堆垛層錯的生整個晶粒，是在再結晶過程中通過堆垛層錯的生長形成的。長形成的。形核形核長大長大所需臨界切所需臨界切應力較大，應力較大，常發生在應常發生在應力高度集中力高度集中的地方，如的地方，如晶界晶界所需切應所需切應力較小，力較小，并且長大并且長大很快很快Mg晶體孿晶需要的切應力：晶體孿晶需要的切應力：4.9-34.3MPa滑移時的臨界分切應力：滑移時的臨界分切應力：0.49MPa0.1G（Zn單晶）單晶）0.0001G（Zn單晶）單晶）c孿晶的形成孿晶的形成 滑移孿生滑移0.25 0.501.0

25、00.751.25 1.502.55.07.510銅單晶在銅單晶在4.2K的拉伸曲線的拉伸曲線當應力增加到一定值時出現當應力增加到一定值時出現反復變化的情況，主要是由反復變化的情況，主要是由孿晶造成的孿晶造成的一段后又呈光滑曲線，一段后又呈光滑曲線，由于孿晶造成了晶體方由于孿晶造成了晶體方位的變化，使某些滑移位的變化，使某些滑移系處于有利的位向，于系處于有利的位向，于是開始滑移變形是開始滑移變形對稱性低、滑移系少的晶體容易發生孿生對稱性低、滑移系少的晶體容易發生孿生密排六方金屬密排六方金屬 ：孿生面為：孿生面為 1 0 1 2 孿生方向為孿生方向為體心立方金屬體心立方金屬 ：孿生面為：孿生面為

26、 1 1 2 孿生方向為孿生方向為面心立方金屬面心立方金屬 ：孿生面為：孿生面為 1 1 1 孿生方向為孿生方向為d孿生的位錯機制孿生的位錯機制 由于孿生變形時，整個孿晶區發生均勻切變，其各層晶面的相由于孿生變形時，整個孿晶區發生均勻切變，其各層晶面的相對位移是借助一個不全位錯（肖克萊不全位錯）運動而造成的對位移是借助一個不全位錯（肖克萊不全位錯）運動而造成的 C B A C BACBA BC A B CACBA面心立方晶體中孿晶的形成面心立方晶體中孿晶的形成在在111滑移面上有個全滑移面上有個全位錯位錯a/2掃過，滑掃過，滑移兩側晶體產生一個原移兩側晶體產生一個原子間距的相對滑移量，子間距的

27、相對滑移量，且且111面的堆垛順序不面的堆垛順序不變，為變，為ABCABC如果在相互平行且相鄰的一組如果在相互平行且相鄰的一組111上各有一個肖克萊不全上各有一個肖克萊不全位錯掃過，各滑移面的相對位位錯掃過，各滑移面的相對位錯就不是一個原子間距了，而錯就不是一個原子間距了，而是是 ，晶面堆垛順序也變為，晶面堆垛順序也變為ABCACBACB，這樣就在，這樣就在晶體的上半部形成孿晶晶體的上半部形成孿晶6 /6a3扭折扭折由于各種原因，晶體中不同部由于各種原因，晶體中不同部位的受力情況和形變方式可能位的受力情況和形變方式可能有很大的差異，對于那些既不有很大的差異，對于那些既不能進行滑移也不能進行孿生

28、的能進行滑移也不能進行孿生的地方，晶體將通過其他方式進地方，晶體將通過其他方式進行塑性變形行塑性變形 。為了使晶體的形狀與外力相適為了使晶體的形狀與外力相適應，當外力超過某一臨界值時應，當外力超過某一臨界值時晶體將會產生晶體將會產生局部彎曲局部彎曲，這種，這種變形方式稱為扭折。變形方式稱為扭折。 扭折變形與孿生不同，它使扭折區晶體的取向發生了不對稱扭折變形與孿生不同，它使扭折區晶體的取向發生了不對稱性的變化。扭折是一種協調性變形，它能引起應力松弛，使性的變化。扭折是一種協調性變形，它能引起應力松弛，使晶體不致斷裂晶體不致斷裂 。鎘單晶扭折及其示意圖鎘單晶扭折及其示意圖5.2.2 多晶體的塑性變

29、形多晶體的塑性變形1晶粒取向的影響晶粒取向的影響 室溫下，多晶體中每個晶粒變形的基本方式與單晶體相同，但由于室溫下，多晶體中每個晶粒變形的基本方式與單晶體相同，但由于相鄰晶粒之間取向不同，以及晶界的存在，因而多晶體的變形既需相鄰晶粒之間取向不同，以及晶界的存在，因而多晶體的變形既需克服晶界的阻礙，又要求各晶粒的變形相互協調與配合，故多晶體克服晶界的阻礙，又要求各晶粒的變形相互協調與配合，故多晶體的塑性變形較為復雜的塑性變形較為復雜 晶體晶體受力受力晶粒取向對多晶體塑性變形的影響，主要表現在各晶粒變形過程晶粒取向對多晶體塑性變形的影響，主要表現在各晶粒變形過程中的相互制約和協調性中的相互制約和協

30、調性 有利位置晶有利位置晶粒先滑移粒先滑移形狀改變形狀改變與周圍晶與周圍晶粒協調粒協調xxyyzzxyyzxz任意變形都可用 , , , , , 6個應變分量來表示，但塑性變形時，晶體的體積個應變分量來表示，但塑性變形時，晶體的體積0VVxxyyzz+不變，故有不變，故有5個獨立的應變分量，每個獨立的應變分量是由一個獨立個獨立的應變分量，每個獨立的應變分量是由一個獨立滑移系來產生的，所以多晶體塑性變形時要求每個晶粒至少能在滑移系來產生的，所以多晶體塑性變形時要求每個晶粒至少能在5個個獨立的滑移系上進行滑移獨立的滑移系上進行滑移 多晶體的塑性變形就與晶體的結構類型有關：多晶體的塑性變形就與晶體的

31、結構類型有關：滑移系甚多的面心立方和體心立方晶體能滿足這個條件，故它們的滑移系甚多的面心立方和體心立方晶體能滿足這個條件，故它們的多晶體具有很好的塑性；多晶體具有很好的塑性；相反，密排六方晶體由于滑移系少，晶粒之間的應變協調性很差，相反，密排六方晶體由于滑移系少，晶粒之間的應變協調性很差，所以其多晶體的塑性變形能力低所以其多晶體的塑性變形能力低 。2晶界的影響晶界的影響晶界上原子排列不規則，點陣畸變嚴重，何況晶界兩側的晶粒晶界上原子排列不規則，點陣畸變嚴重，何況晶界兩側的晶粒取向不同，滑移方向和滑移面彼此不一致，因此，滑移要從一取向不同，滑移方向和滑移面彼此不一致，因此，滑移要從一個晶粒直接延

32、續到下一個晶粒是極其困難的，在室溫下晶界對個晶粒直接延續到下一個晶粒是極其困難的，在室溫下晶界對滑移具有阻礙效應滑移具有阻礙效應 對只有對只有23個晶粒的試個晶粒的試樣進行拉伸試驗表明，樣進行拉伸試驗表明，在晶界處呈竹節狀在晶界處呈竹節狀 在變形過程中位錯難以通過晶界被堵塞在晶界附近。這種在晶界附在變形過程中位錯難以通過晶界被堵塞在晶界附近。這種在晶界附近產生的位錯塞積群會對晶內的位錯源產生一反作用力。此反作用近產生的位錯塞積群會對晶內的位錯源產生一反作用力。此反作用力隨位錯塞積的數目力隨位錯塞積的數目n而增大而增大 GbLkn0式中，式中， 0為作用于滑移面上外為作用于滑移面上外加分切應力；

33、加分切應力；L為位錯源至晶為位錯源至晶界之距離；界之距離；k為系數，螺位錯為系數，螺位錯k=1，刃位錯，刃位錯k=1-v。當它增大。當它增大到某一數值時，可使位錯源停到某一數值時，可使位錯源停止開動，使晶體顯著強化止開動，使晶體顯著強化 對多晶體而言，外加應力必須大至足以激發大量晶粒中的位錯源動對多晶體而言，外加應力必須大至足以激發大量晶粒中的位錯源動作，產生滑移，才能覺察到宏觀的塑性變形作，產生滑移，才能覺察到宏觀的塑性變形 由于晶界數量直接決定于晶粒的大小，因此，晶界對多晶體起始由于晶界數量直接決定于晶粒的大小，因此，晶界對多晶體起始塑變抗力的影響可通過晶粒大小直接體現。實踐證明，塑變抗力

34、的影響可通過晶粒大小直接體現。實踐證明，多晶體的多晶體的強度隨其晶粒細化而提高（細晶強化）強度隨其晶粒細化而提高（細晶強化）。多晶體的屈服強度。多晶體的屈服強度 s與與晶粒平均直徑晶粒平均直徑d的關系可用著名的霍爾的關系可用著名的霍爾佩奇（佩奇（Hall-Petch）公）公式表示式表示 120sKd式中，式中， 0反映晶內對變形的阻力，相當于極大單晶的屈服強度；反映晶內對變形的阻力，相當于極大單晶的屈服強度；K反反映晶界對變形的影響系數，與晶界結構有關映晶界對變形的影響系數，與晶界結構有關 霍爾霍爾佩奇（佩奇（Hall-Petch）公式最初是一個經驗公式，但也可根據）公式最初是一個經驗公式，但

35、也可根據位錯理論，利用位錯群在晶界附近引起的塞積模型導出，位錯理論，利用位錯群在晶界附近引起的塞積模型導出，屈服點與晶粒大小的關系屈服點與晶粒大小的關系進一步實驗證明，霍爾進一步實驗證明，霍爾佩奇公式適用性甚廣，如：佩奇公式適用性甚廣，如： 1、亞晶粒大小或兩相片狀組織的層片間距對屈服強度的影響、亞晶粒大小或兩相片狀組織的層片間距對屈服強度的影響2、塑性材料的流變應力與晶粒大小之間的關系、塑性材料的流變應力與晶粒大小之間的關系3、脆性材料的脆斷應力與晶粒大小的關系、脆性材料的脆斷應力與晶粒大小的關系4、金屬材料的疲勞強度、硬度與其晶粒大小的關系、金屬材料的疲勞強度、硬度與其晶粒大小的關系一般在

36、室溫使用的結構材料都希望獲得細小而均勻的晶粒。因為一般在室溫使用的結構材料都希望獲得細小而均勻的晶粒。因為細晶粒不僅使材料具有較高的強度、硬度，而且也使它具有良好細晶粒不僅使材料具有較高的強度、硬度，而且也使它具有良好的塑性和韌性，即具有良好的綜合力學性能的塑性和韌性，即具有良好的綜合力學性能 當變形溫度高于當變形溫度高于0.5Tm（熔點）以上時，由于原子活動能力的增大，（熔點）以上時，由于原子活動能力的增大，以及原子沿晶界的擴散速率加快，使高溫下的晶界具有一定的粘滯性以及原子沿晶界的擴散速率加快，使高溫下的晶界具有一定的粘滯性特點，它對變形的阻力大為減弱，即使施加很小的應力，只要作用時特點，

37、它對變形的阻力大為減弱，即使施加很小的應力，只要作用時間足夠長，也會發生晶粒沿晶界的相對滑動，成為多晶體在高溫時一間足夠長，也會發生晶粒沿晶界的相對滑動，成為多晶體在高溫時一種重要的變形方式。種重要的變形方式。在高溫時，多晶體特別是細晶粒的多晶體還可能出現另一種稱為擴散在高溫時，多晶體特別是細晶粒的多晶體還可能出現另一種稱為擴散性蠕變的變形機制，這個過程與空位的擴散有關性蠕變的變形機制，這個過程與空位的擴散有關 。APPDCBPP在多晶體材料中往往存在一在多晶體材料中往往存在一“等強溫度等強溫度TE”，低于，低于TE時，晶時，晶界強度高于晶粒內部的；高于界強度高于晶粒內部的；高于TE時則得到相

38、反的結果時則得到相反的結果 晶晶界界晶內晶內穿晶斷穿晶斷裂裂晶界斷裂晶界斷裂TE溫溫度度強度強度等溫強度示意圖等溫強度示意圖5.2.3 合金的塑性變形合金的塑性變形 按合金組成相不同，主要可分為單相固溶體合金和多相合金，它們的按合金組成相不同，主要可分為單相固溶體合金和多相合金，它們的塑性變形又各具有不同特點塑性變形又各具有不同特點 1單相固溶體合金的塑性變形單相固溶體合金的塑性變形 和純金屬相比最大的區別在于單相固溶體合金中存在溶質原子和純金屬相比最大的區別在于單相固溶體合金中存在溶質原子溶質原子對合金塑性變形的影響主要表現在溶質原子對合金塑性變形的影響主要表現在（1）固溶強化作用；）固溶強

39、化作用；（2）提高了塑性變形的阻力；）提高了塑性變形的阻力；（3）有些固溶體會出現明顯的屈服點和應變時效現象）有些固溶體會出現明顯的屈服點和應變時效現象 a固溶強化固溶強化 隨溶質含量的增加，固溶體的合金的強度、硬度提高，而塑性隨溶質含量的增加，固溶體的合金的強度、硬度提高，而塑性有所下降的現象有所下降的現象CuNi204060801004070608050HBHBb0100200300400b/MPa1020304050/%銅鎳固溶體的力學性能和成分的關系銅鎳固溶體的力學性能和成分的關系從上圖看出，溶質原子的加人不僅提高了整個應力一應變曲線的水平，從上圖看出，溶質原子的加人不僅提高了整個應力

40、一應變曲線的水平，而且使合金的加工硬化速率增大而且使合金的加工硬化速率增大 真應力真應力/MPa1002000.10.20.30Mg3.28%1.617%1.097%0.554%0%鋁溶有鎂后的應力應變曲線鋁溶有鎂后的應力應變曲線不同溶質原子所引起的固溶強化效果存在很大差別（如下圖）不同溶質原子所引起的固溶強化效果存在很大差別（如下圖） SnAuNiSi01232.55.07.5原子數分數原子數分數 /臨界切應力臨界切應力 /MPa溶入合金元素對銅單晶溶入合金元素對銅單晶臨界切應力的影響臨界切應力的影響影響固溶強化的主要因素有：影響固溶強化的主要因素有：（1）溶質原子的原子數分數越高，）溶質原

41、子的原子數分數越高，強化作用也越大，特別是當原子數強化作用也越大，特別是當原子數分數很低時的強化效應更為顯著分數很低時的強化效應更為顯著 。（2）溶質原子與基體金屬的）溶質原子與基體金屬的原子尺原子尺寸寸相差越大，強化作用也越大。相差越大，強化作用也越大。 （3）間隙型間隙型溶質原子比置換原子具溶質原子比置換原子具有較大的固溶強化效果。有較大的固溶強化效果。 （4）溶質原子與基體金屬的）溶質原子與基體金屬的價電子數價電子數相差相差越大，固溶強化作用越顯著。越大，固溶強化作用越顯著。 固溶強化的原因：溶質原子與位錯的彈性交互作用、化學交互作用和靜電交互作用等固溶強化的原因：溶質原子與位錯的彈性交

42、互作用、化學交互作用和靜電交互作用等b屈服現象與應變時效屈服現象與應變時效 低碳鋼退火態的工程應力一應變曲線及屈服現象低碳鋼退火態的工程應力一應變曲線及屈服現象 當應力達到上屈服點時，當應力達到上屈服點時，首先在試樣的應力集中處開首先在試樣的應力集中處開始塑性變形，并在試樣表面始塑性變形，并在試樣表面產生一個與拉伸軸約成產生一個與拉伸軸約成45交角的變形帶一呂德斯交角的變形帶一呂德斯（Lders）帶）帶 與此同時，應力降到下屈與此同時，應力降到下屈服點。隨后這種變形帶沿服點。隨后這種變形帶沿試樣長度方向不斷形成與試樣長度方向不斷形成與擴展，從而產生拉伸曲線擴展，從而產生拉伸曲線平臺的屈服伸長平

43、臺的屈服伸長 應力的每一次微小波動，即對應應力的每一次微小波動，即對應一個新變形帶的形成一個新變形帶的形成當屈服擴展到整個試樣標距范圍時，屈服延伸階段就告結束當屈服擴展到整個試樣標距范圍時，屈服延伸階段就告結束 通常認為在固溶體合金中，溶質原子或雜質原子可以與位錯交互作用而通常認為在固溶體合金中，溶質原子或雜質原子可以與位錯交互作用而形成溶質原子氣團，即所謂的形成溶質原子氣團，即所謂的Cottrell氣團氣團 間隙型溶質原子和位錯的交互作用間隙型溶質原子和位錯的交互作用很強，很強，位錯被牢固地釘扎住位錯被牢固地釘扎住。位錯要運動，必須在更大的應力作位錯要運動，必須在更大的應力作用下才能掙脫用下

44、才能掙脫Cottrell氣團的釘扎而移氣團的釘扎而移動，這就形成了動，這就形成了上屈服點上屈服點；而一旦掙脫之后位錯的運動就比較而一旦掙脫之后位錯的運動就比較容易，因此有應力降落，出現容易，因此有應力降落，出現下屈服下屈服點和水平臺點和水平臺 。屈服現象的物理本質屈服現象的物理本質 1.Cottrell氣團理論氣團理論屈服現象的物理本質屈服現象的物理本質 2.位錯增殖理論位錯增殖理論mv b由位錯理論得由位錯理論得位錯的平均運動速度位錯的平均運動速度0()mvm為應力敏感指數，與材料無關為應力敏感指數，與材料無關mv在拉伸試驗中， 接近恒值，塑性變形前，較低，要使 不變就要使v增大,要使 增大

45、，就要提高 ，這就是上屈服點應力高的原因mmv塑性變形開始后，位錯迅速增殖，迅速增大，此時 仍維持一定值，故迅速增大會導致 突然下降，于是所需的應力 也突然下降，產生了屈服降落，這也就是下屈服點應力較低的原因與低碳鋼屈服現象相關連的還存在一種應變時效行為與低碳鋼屈服現象相關連的還存在一種應變時效行為 低碳鋼的拉伸試驗低碳鋼的拉伸試驗 a-預塑性變形預塑性變形 ；b-去載后立即再行加去載后立即再行加載載 ；c-去載后放置一段時間或在去載后放置一段時間或在200加熱后再加載加熱后再加載 當退火狀態低碳鋼試樣拉伸到超過屈服點發當退火狀態低碳鋼試樣拉伸到超過屈服點發生少量塑性變形后（生少量塑性變形后（

46、a）卸載，然后立即重新）卸載，然后立即重新加載拉伸，則可見其拉伸曲線不再出現屈服加載拉伸，則可見其拉伸曲線不再出現屈服點（點（b），此時試樣不發生屈服現象。），此時試樣不發生屈服現象。如果是將預變形試樣在常溫下放置幾天或經如果是將預變形試樣在常溫下放置幾天或經200左右短時加熱后再行拉伸，則屈服現象左右短時加熱后再行拉伸，則屈服現象又復出現，且屈服應力進一步提高（又復出現，且屈服應力進一步提高（c），此），此現象通常稱為應變時效現象通常稱為應變時效 Cottrell氣團理論能很好地解釋低氣團理論能很好地解釋低碳鋼的應變時效。當卸載后立即碳鋼的應變時效。當卸載后立即重新加載，由于位錯已經掙脫出重

47、新加載，由于位錯已經掙脫出氣團的釘扎，故不出現屈服點；氣團的釘扎，故不出現屈服點；如果卸載后放置較長時間或經時效則溶質原子已經通過擴散而重新聚如果卸載后放置較長時間或經時效則溶質原子已經通過擴散而重新聚集到位錯周圍形成了氣團，故屈服現象又復出現集到位錯周圍形成了氣團，故屈服現象又復出現 2多相合金的塑性變形多相合金的塑性變形 由于第二相的數量、尺寸、形狀和分布不同，它與基體相的結由于第二相的數量、尺寸、形狀和分布不同，它與基體相的結合狀況不一、以及第二相的形變特征與基體相的差異，使得多合狀況不一、以及第二相的形變特征與基體相的差異，使得多相合金的塑性變形更加復雜相合金的塑性變形更加復雜 根據第

48、二相粒子的尺寸大小可將合金分成兩大類：根據第二相粒子的尺寸大小可將合金分成兩大類： 第二相粒子與基體晶粒尺寸屬同一數量級，第二相粒子與基體晶粒尺寸屬同一數量級， 稱為稱為聚合型兩相合金聚合型兩相合金 第二相粒子細小而彌散地分布在基體晶粒中，第二相粒子細小而彌散地分布在基體晶粒中， 稱為稱為彌散分布型兩相合金彌散分布型兩相合金 a聚合型合金的塑性變形聚合型合金的塑性變形 當組成合金的兩相晶粒尺寸屬同一數量級，且都為塑性相時，當組成合金的兩相晶粒尺寸屬同一數量級，且都為塑性相時，則合金的變形能力取決于兩相的體積分數則合金的變形能力取決于兩相的體積分數 作為一級近似，可以分別假設合金變形時兩相的應變

49、相同和應力作為一級近似，可以分別假設合金變形時兩相的應變相同和應力相同，于是相同，于是1 122 1 12 2 121212121、分別為兩相的體積分數（ ），、分別為一定應變時的兩相流變應力； 、分別為一定應變時的兩相應變上述假設及其混合律只能作為第二相體積分數影響的定性估算，實驗證上述假設及其混合律只能作為第二相體積分數影響的定性估算，實驗證明，這類合金在發生塑性變形時，滑移往往首先發生在較軟的相中，如明，這類合金在發生塑性變形時，滑移往往首先發生在較軟的相中，如果較強相數量較少時，則塑性變形基本上是在較弱的相中；只有當第二果較強相數量較少時，則塑性變形基本上是在較弱的相中；只有當第二相為

50、較強相，且體積分數相為較強相，且體積分數 大于大于30時，才能起明顯的強化作用時，才能起明顯的強化作用 如果聚合型合金兩相中，一個是塑性相，一個是脆性相，則合金在塑如果聚合型合金兩相中，一個是塑性相，一個是脆性相，則合金在塑性變形過程中所表現的性能，不僅取決于第二相的相對數量，而且與性變形過程中所表現的性能，不僅取決于第二相的相對數量，而且與其形狀、大小和分布密切相關。其形狀、大小和分布密切相關。以碳鋼中的滲碳體（脆性）在鐵素體（塑性）基體中的存在情況為例：以碳鋼中的滲碳體（脆性）在鐵素體（塑性）基體中的存在情況為例：b彌散分布型合金的塑性變形彌散分布型合金的塑性變形 當第二相以細小彌散的微粒

51、均勻分布于基體相中時，將會產生顯當第二相以細小彌散的微粒均勻分布于基體相中時，將會產生顯著的強化作用。第二相粒子的強化作用是通過其對位錯運動的阻著的強化作用。第二相粒子的強化作用是通過其對位錯運動的阻礙作用而表現出來的。礙作用而表現出來的。通常可將第二相通常可將第二相粒子分為兩類粒子分為兩類 不可變形的：彌散強化型合金中的第二相粒子不可變形的：彌散強化型合金中的第二相粒子 借助粉末冶金加入的借助粉末冶金加入的可變形的：沉淀型粒子可變形的：沉淀型粒子 通過時效處理從過飽和固溶體中析出通過時效處理從過飽和固溶體中析出（1）不可變形粒子的強化作用）不可變形粒子的強化作用 當運動位錯與其相遇時，將受當

52、運動位錯與其相遇時，將受到粒子阻擋，使位錯線繞著它到粒子阻擋，使位錯線繞著它發生彎曲。隨著外加應力的增發生彎曲。隨著外加應力的增大，位錯線受阻部分的彎曲更大，位錯線受阻部分的彎曲更劇，以致圍繞著粒子的位錯線劇，以致圍繞著粒子的位錯線在左右兩邊相遇，于是正負位在左右兩邊相遇，于是正負位錯彼此抵消，形成包圍著粒子錯彼此抵消，形成包圍著粒子的位錯環留下，而位錯線的其的位錯環留下，而位錯線的其余部分則越過粒子繼續移動。余部分則越過粒子繼續移動。顯然，位錯按這種方式移動時受到的阻力是很大的，而且每個留下的位錯顯然，位錯按這種方式移動時受到的阻力是很大的，而且每個留下的位錯環要作用于位錯源一反向應力，故繼

53、續變形時必須增大應力以克服此反向環要作用于位錯源一反向應力，故繼續變形時必須增大應力以克服此反向應力，使流變應力迅速提高應力，使流變應力迅速提高 根據位錯理論，迫使位錯線彎曲到曲率半徑為根據位錯理論，迫使位錯線彎曲到曲率半徑為R時所需切應力為時所需切應力為G bR2此時由于此時由于R= /2，所以位錯線彎曲到該狀態所需切應力為，所以位錯線彎曲到該狀態所需切應力為 G b上述位錯繞過障礙物的機制是由奧羅萬（上述位錯繞過障礙物的機制是由奧羅萬（EOrowan）首先提出的，故通常稱為奧羅萬機制，它已被實驗所證首先提出的，故通常稱為奧羅萬機制，它已被實驗所證實。實。 （2）可變形微粒的強化作用）可變形

54、微粒的強化作用 當第二相粒子為可變形當第二相粒子為可變形微粒時，位錯將切過粒微粒時，位錯將切過粒子使之隨同基體一起變子使之隨同基體一起變形（如圖）形（如圖） ABBA滑移面滑移面位錯切割粒子的機制位錯切割粒子的機制在這種情況下，強化作用在這種情況下，強化作用主要決定于粒子本身的性主要決定于粒子本身的性質，以及與基體的聯系，質，以及與基體的聯系，其強化機制甚為復雜，且其強化機制甚為復雜，且因合金而異因合金而異 5.2.4塑性變形對材料組織與性能的影響塑性變形對材料組織與性能的影響 塑性變形不但可以改變材料的外形和尺寸，而且能夠塑性變形不但可以改變材料的外形和尺寸，而且能夠使材料的內部組織和各種性

55、能發生變化，在變形的同使材料的內部組織和各種性能發生變化，在變形的同時，伴隨著變性時，伴隨著變性 1顯微組織的變化顯微組織的變化2亞結構的變化亞結構的變化 3性能的變化性能的變化 4形變織構形變織構 5殘余應力殘余應力 1顯微組織的變化顯微組織的變化 3)、當變形量很大時，晶粒變得模糊不清，晶粒已難以、當變形量很大時，晶粒變得模糊不清，晶粒已難以分辨而呈現出一片如纖維狀的條紋，稱為纖維組織。纖分辨而呈現出一片如纖維狀的條紋，稱為纖維組織。纖維的分布方向即是材料流變伸展的方向。維的分布方向即是材料流變伸展的方向。 經塑性變形后，金屬材料的顯微組織發生明顯的改變。經塑性變形后，金屬材料的顯微組織發

56、生明顯的改變。1)、每個晶粒內部出現大量的滑移帶或孿晶帶；、每個晶粒內部出現大量的滑移帶或孿晶帶；2)、隨著變形度的增加，原來的等軸晶粒將逐漸沿其變、隨著變形度的增加，原來的等軸晶粒將逐漸沿其變形方向伸長；形方向伸長；2亞結構的變化亞結構的變化 晶體的塑性變形是借助位錯在應力作用下運動和不斷增殖。隨著變形晶體的塑性變形是借助位錯在應力作用下運動和不斷增殖。隨著變形度的增大，晶體中的位錯密度迅速提高，經嚴重冷變形后，位錯密度度的增大，晶體中的位錯密度迅速提高，經嚴重冷變形后，位錯密度可從原先退火態的可從原先退火態的6721112210101010cmcm增至 經一定量經一定量的塑性變形后，的塑性

57、變形后，晶體中的位錯晶體中的位錯線通過運動與線通過運動與交互作用，開交互作用，開始呈現紛亂的始呈現紛亂的不均勻分布，不均勻分布，并形成位錯纏并形成位錯纏結。結。進一步增加變形度時，大量位錯發生聚集，并由纏結的位進一步增加變形度時，大量位錯發生聚集，并由纏結的位錯組成胞狀亞結構。其中，高密度的纏結位錯主要集中于錯組成胞狀亞結構。其中，高密度的纏結位錯主要集中于胞的周圍，構成胞壁，而胞內的位錯密度很低胞的周圍，構成胞壁，而胞內的位錯密度很低變形晶粒是由許多變形晶粒是由許多這種胞狀亞結構組這種胞狀亞結構組成，各胞之間存在成，各胞之間存在微小的位向差。隨微小的位向差。隨著變形度的增大，著變形度的增大，

58、變形胞的數量增多、變形胞的數量增多、尺寸減小。如果經尺寸減小。如果經強烈冷軋或冷拉等強烈冷軋或冷拉等變形，則伴隨纖維變形，則伴隨纖維組織的出現，其亞組織的出現，其亞結構也將由大量細結構也將由大量細長狀變形胞組成長狀變形胞組成 研究指出，胞狀亞結構的形成不僅與變形程度有關，而研究指出，胞狀亞結構的形成不僅與變形程度有關，而且還取決于材料類型。對于層錯能較高的金屬和合金且還取決于材料類型。對于層錯能較高的金屬和合金（如鋁、鐵等），其擴展位錯區較窄，可通過束集而發（如鋁、鐵等），其擴展位錯區較窄，可通過束集而發生交滑移，故在變形過程中經位錯的增殖和交互作用，生交滑移，故在變形過程中經位錯的增殖和交互

59、作用，容易出現明顯的胞狀結構容易出現明顯的胞狀結構層錯能較低的金屬（如不層錯能較低的金屬（如不銹鋼等），其擴展位錯區銹鋼等），其擴展位錯區較寬，使交滑移很困難，較寬，使交滑移很困難，因此在這類材料中易觀察因此在這類材料中易觀察到位錯塞積群的存在，由到位錯塞積群的存在，由于位錯的移動性差，形變于位錯的移動性差，形變后大量的位錯雜亂的排列后大量的位錯雜亂的排列于晶體中，構成較為均勻于晶體中，構成較為均勻分布的復雜網絡。分布的復雜網絡。故這類材料即使在大量變故這類材料即使在大量變形時，出現胞狀亞結構的形時，出現胞狀亞結構的傾向性較小傾向性較小3性能的變化性能的變化 材料在塑性變形過程中，隨著內部組織

60、與結構的變化，材料在塑性變形過程中，隨著內部組織與結構的變化，其力學、物理和化學性能均發生明顯的改變其力學、物理和化學性能均發生明顯的改變 a加工硬化加工硬化 金屬材料經冷加工變形后，強度（硬度）顯著提高，金屬材料經冷加工變形后，強度（硬度）顯著提高，而塑性則很快下降，即產生了加工硬化現象而塑性則很快下降，即產生了加工硬化現象 加工硬化是金屬材料的一項重要特性，可被用作強化加工硬化是金屬材料的一項重要特性，可被用作強化金屬的途徑金屬的途徑 對那些不能通過熱處理強化的材料如純金屬，以及某對那些不能通過熱處理強化的材料如純金屬，以及某些合金，如奧氏體不銹鋼等，主要是借冷加工實現強些合金，如奧氏體不