第06章 材料的形变和再结晶
材料科学基础_第五章材料的形变和再结晶
材料科学基础_第五章材料的形变和再结晶材料的形变是指材料在外力作用下发生的形状、尺寸及结构的变化。
形变可以分为弹性变形和塑性变形两种形式。
弹性变形是指物质在外力作用下只发生形状的改变，而不发生组织内部结构的改变，当外力消失时，物质能恢复到原来的形状。
塑性变形是指物质在外力作用下发生形状和内部结构的改变，当外力消失时，物质不能恢复到原来的形状。
形变过程中，材料的内部晶粒会发生滑移、动晶界和晶界迁移等变化，这些变化有助于减小材料中的位错密度，同时也能影响晶粒的尺寸、形状和分布。
当形变达到一定程度时，晶粒内部会产生高密度的位错，这会导致晶体的韧性下降，同时也容易引起晶粒的断裂和开裂。
因此，形变过程中产生的位错对材料的性能具有重要影响。
再结晶是指在材料的形变过程中，通过退火处理使晶粒重新长大，去除或减小形变过程中产生的位错和晶界等缺陷，从而改善材料的力学性能和其他性能。
再结晶的发生与材料的种类、成分、形变方式等因素有关。
再结晶可以通过两种方式实现：显微再结晶和亚显微再结晶。
显微再结晶是指晶粒在正常晶界上长大，形成新的晶粒；亚显微再结晶是指材料中的一些晶粒发生部分再结晶，形成较大的再结晶晶粒。
再结晶的发生和发展受到晶粒的尺寸、形状和分布的影响。
晶粒尺寸越小，再结晶发生越容易，且再结晶晶粒的尺寸也越小。
再结晶晶粒的尺寸和分布对材料的性能影响很大。
晶粒尺寸较小的材料通常具有优良的力学性能和高韧性，且易于加工。
因此，控制再结晶晶粒的尺寸和分布对材料的性能优化和加工有重要意义。
总之，材料的形变和再结晶是材料科学中重要的研究领域。
通过研究形变和再结晶的机制和规律，可以优化材料的性能和加工过程，从而推动材料科学的发展和应用。
塑性变形与再结晶PPT课件
当变形量很大时，晶粒变得模糊不清，形 成纤维组织，纤维状组织是由晶界和滑移 线组成。
8
低碳钢（ 0.05wt.%）经不同冷变 形度冷变形后的组织变化
9
冷变形度5%
10
冷变形度10%
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冷变形度15%
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冷变形度20%
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冷变形度30%
14
是一种形核、长大过程，通过在变形组织的基体 上产生新的无畸变再结晶晶核，并通过逐渐长大 形成新等轴晶粒，从而取代全部变形组织，再结 晶的晶核不是新相，其点阵(晶格)类型仍与旧晶 粒相同。
驱动力来自应变畸变能的下降。
19
晶粒长大
晶粒长大是指再结晶之后晶粒的继续长 大，驱动力来自总界面能的下降。
正常晶粒的长大规律：在恒温下，平均 晶粒直径与保温时间的平方根呈正比。
20
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影响再结晶的因素
变形度：变形度越大，储能增加，再结晶驱 动力越大，再结晶温度越低，同时等温退火 时的再结晶速度越快，但当变形量大到一定 程度后，再结晶温度基本稳定。在给定温度 下，发生再结晶需要一个最小变形量（临界 变形度）低于此变形度，不发生再结晶。同 时，变形度越大，得到的再结晶晶粒越细。
长度为0.0033mm/格
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退火温度对再结晶组织的影响
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当变形程度和退火保温时间一定时，退 火温度越高，再结晶速度越快，产生一 定体积分数的再结晶所需要的时间越短， 再结晶后的晶粒越粗大。
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变形度70%+400℃ 退火0.5小时
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变形度70%+450℃ 退火0.5小时
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变形度70%+500℃ 退火0.5小时
材料科学基础-材料的形变和再结晶
材料科学基础-材料的形变和再结晶材料科学基础-材料的形变和再结晶(总分：440.00，做题时间：90分钟)⼀、论述题(总题数：44，分数：440.00)1.有⼀根长为5m、直径为3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70GPa，求在200N的拉⼒作⽤下，此线的总长度。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(在弹性范围内，应⼒与应变符合胡克定律σ=Eε，⽽[*]，所以[*])解析：2.⼀Mg合⾦的屈服强度为180MPa，E为45GPa，①求不⾄于使⼀块10mm×2mm的Mg板发⽣塑性变形的最⼤载荷。
②在此载荷作⽤下，该镁板每mm的伸长量为多少?（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(①不发⽣塑性变形的最⼤载荷可根据应⼒近似等于屈服强度时来计算：F=σA=180×106×10×2×10-6=3600N② [*])解析：3.已知烧结Al2O3的孔隙度为5%，其E=370GPa。
若另⼀烧结Al2O3的E=270GPa，试求其孔隙度。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(陶瓷材料的E与其孔隙体积分数φ之间的关系可⽤下式表⽰：E=E0(1-1.9φ+0.9φ2)式中E0为⽆孔隙材料的弹性模量。
将已知条件代⼊上式，可求得[*]故φ1=19.61%)解析：4.有⼀Cu-30%Zn黄铜板冷轧25%后厚度变为1cm，接着再将此板厚度减⼩到0.6cm，试求总冷变形度，并推测冷轧后性能的变化。
材料的形变与再结晶
第五部分 材料的形变和再结晶概述：材料经变形后，不仅其外形和尺寸发生变化，还会使其内部组织和有关性能发生变化，使其处在自由焓较高的状态；分析研究材料在外力作用下的塑性变形过程、机理、组织结构与性能的影响规律，各种内外因对变形的影响及变形材料在加热过程中产生回复和再结晶现象，不仅对正确选择控制材料的加工工艺，保证产品质量是十分必要的，而且对合理使用材料，研制和发展新材料也是很重要的。
第一节 材料受力情况下的力学行为材料受力后要发生变形，外力较小时发生弹性变形，外力较大时产生塑性变形，而当外力过大时就会产生断裂，右图为碳钢在单向拉伸时 的应力（σ）—应变（ε）曲线。
σe：弹性极限；)(2.0σσs：屈服强度；σb：抗拉强度（断裂强度）。
材料的变形形式有：弹性变形、塑性变形、黏性流动。
第二节 弹性变形和黏弹性 1.弹性变形弹性变形指外力去除后能够完全恢复的那部分变形；其本质是原子间的相互作用在平衡位置附近的体现。
弹性变形的主要特征：①理想的弹性变形是可逆变形；②在弹性变形范围内，其应力与应变之间都保持单值线性函数关系，即服从胡克定律； ③材料的最大弹性变形量随材料不同而异。
胡克定律：εσE =，γτG =，)1(2v EG +=，v 为泊松比，表征材料的侧向收缩能力，在拉伸试验中指材料的横向收缩率与纵向伸长率的比值，对于金属材料一般在0.25～0.35之间；弹性模量（E ）：表征原子间结合力强弱的物理量，是组织结构不敏感参数，添加少量合金元素或进行各种加工处理都不能对某种材料的弹性模量产生明显的影响。
工程上，弹性模量是材料刚度的度量。
2.弹性的不完整性☆弹性的不完整性：在弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合，应变的发展跟不上应力的变化等有别于理想弹性变形特点的现象。
弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等。
包申格效应考察预变形对弹性极限的影响，常见于多晶金属材料；弹性后效（滞弹性）考察恒应力下的应变滞后现象(ξ—t);弹性滞后考察连续周期性应力下的应变滞后现象(σ—t)；加载时消耗于材料的变形功与卸载时材料恢复所释放的变形功的差值称“内耗”，其大小可用弹性滞后环的面积度量。
材料科学 材料的变形与再结晶
一、冷变形后的组织结构
1. 晶粒沿变形方向伸长，形成纺锤状或纤维状。
2. 位错密度增加，位错聚集，形成位错缠节，晶粒内部被
分割破碎，形成胞状亚结构，位错集中在胞壁，或形
成位错网络。
3. 第二相或夹杂物沿变形方向拉长，形成流线或带状组织。
4. 晶粒发生转动，各晶粒的取向趋于一致，形成变形织构。
（1）变形织构
塑性变形后多晶体具有择优取向的结构称为变形织构。
（2）织构类型
•丝织构：各晶粒中某一晶向[uvw
uvw]]趋于平行力轴方向。
•板织构：各晶粒中某一晶面（hkl）趋于平行轧面，某一晶向[uvw
uvw]]趋于平行轧向。
（3）织构表示——极图。
06 金属材料热处理 第六章 变形金属及合金的回复与再结晶
第六章 变形金属与合金的回复与再结晶本章教学目的：1 揭示形变金属在加热过程中组织和性能变化的规律；2 揭示再结晶的实质3 说明热加工与冷加工的本质区别以及热加工的特点。
教学内容：（1）变形金属在退火过程中（回复，再结晶以及晶粒长大）过程的组织与性能变化；（2）影响再结晶的因素；（3）再结晶晶粒大小及控制；（4）热加工与冷加工重点：（1）回复与再结晶的概念和应用；（2）临界变形度的概念；（3）再结晶晶粒度的控制；（4）热加工与冷加工的区别。
难点：（1）再结晶形核机制与再结晶动力学；（2）再结晶晶粒的二次长大机理§6-1变形金属与合金在退火过程中的变化金属经冷塑性变形后，内部组织和各项性能均发生相应变化，而且由于位错等结构缺陷密度的增加以及畸变能的升高，使其处于热力学不稳定状态。
当变形金属加热时，通过原子扩散能力的增加，有助于促进向低能量状态的转变。
一、显微组织的变化第一阶段：显微组织基本上未发生变化，其晶粒仍保持纤维状或扁平状变形组织，称回复阶段。
第二阶段：以新的无畸变等轴小晶粒逐渐取代变形组织，称为再结晶阶段。
第三阶段：上述小晶粒通过互相吞并方式而长大，直至形成较为稳定的尺寸，称为晶粒长大阶段。
二、储存能及内应力的变化当变形金属加热到足以引起应力松弛的温度时，其中的储存能将释放出来。
回复阶段释放的储存能很小三、机械性能的变化规律回复阶段硬度变化很小，约占总变化的1/5，再结晶阶段下降较多，强度与硬度有相似的变化规律。
因为回复阶段仍保持很高的位错密度。
在再结晶阶段，硬度与强度显著下降，塑性大大提高。
四、其它性能的变化1、电阻的变化电阻的回复阶段已表现出明显的下降趋势。
点缺陷对电阻的贡献远大于位错，而回复阶段点缺陷的密度发生显著的减小。
2、密度的变化再结晶阶段密度急剧增高。
五、亚晶粒尺寸在回复阶段前期，亚晶粒尺寸变化不大，但在后期，尤其在接近再结晶温度时，晶粒尺寸显著增大。
§6-2 回复一、退火温度和时间对回复过程的影响回复是指冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变之前所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
材料的形变和再结晶
真实应力－应变曲线和 工程应力－应变曲线的比较
5.1 材料的弹性变形(elastic deformation） 5.1.1 弹性变形的本质 弹性变形（elastic deformation）—原子间结合力 弹性变形的原因：能量低,平衡 5.1.2 弹性变形的特征和弹性模量 弹性变形的特征 (1) 理想的弹性变形是可逆变形 (2) 在弹性变形范围内，应力和应变间服从虎克定律。 σ= Eε τ= Gγ G = E /[2（1－ν）] K = E /[3(1－2ν)] 式中τ、γ—分别为切应力、切应变，K—体弹性模量、 v—泊松比 (3) 弹性变形量随材料的不同而异。 下图表示材料受外力拉伸后伸长，虚线部分表示拉伸 前试件的尺寸和形状。
（3）σs<σ<σb 均匀塑性变形 ε↑、 σ↑ σb：抗拉强度, 表示材料最大均匀塑 性变形的抗力。 （4）σb<σ<σk 不均匀塑性变形 σ>σb 试样开始发生不均匀塑性变形 并形成缩颈 σk：条件断裂强度。表示材料对塑性 变形的极限抗力。 塑性断裂:产生一定量塑性变形后的断裂。
弹性滞后环
c 粘弹性
粘性流动： 牛顿粘性流动定律： σ=η· dε/dt 粘弹性具有弹性和粘性变形两方面的特征，它 是高分子材料的重要力学性能之一。其特点是 应变落后于应力。其σ—ε曲线为一回线，回线 所包含面积即为内耗。 粘弹性模型：Maxwell模型—应力松弛（stress relaxation） Voigt模型—蠕变回复、弹性后效、弹性记忆
σp=FP/F0
σE :由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。
σE =FE /F0
不同材料，其应力－应变曲线不同，如：
低碳钢σ—ε曲线的特点
9-材料的变形与再结晶解析
(3) 弹性变形量随材料的不同而异。
对完全各向同性材料 υ= 0.25 对金属υ值约为0.33（或1/3）
当υ=0.25时，G=0.4E； 当υ=0.33时，G=0.375E , K=E/3(1-2υ) ≈E
弹性常数4个： E，G，υ，K 只要已知E和υ，就可求出G和K ， 由于E易测，因此用的最多。
纳P—N力，其大小为：
τP-N = 2Gexp(-2пW/b)/(1-ν) τP-N与位错的宽度W 呈指数关系，滑移面间距d增大，w[=d /(1-ν)]增大， 或滑移方向上原子间距b减小，则τP-N下降，滑移阻
力小, 滑移容易进行。
刃位错的滑移示意图
刃位错的滑移模型
螺位错的滑移模型
2.孪生
根据拉伸试验研究表明，金属在外力作用下一般经历三个阶段：
弹性变形（elastic deformation） 塑性变形（plastic deformation） 断裂（fracture）
三、应力—应变曲线
原始曲线：载荷-伸长曲线 经过变换：应力-应变曲线
σp:比例极限
σe: 弹性极限
σs:屈服极限 σb: 强度极限
(1) 孪生变形过程 孪生变形是在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面(孪晶面)
和一定方向(孪生方向)相对于另一部分作均匀的切变所产生的
变形。但是不同的层原子移动的距离也不同。
变形与未变形的两部分晶体构成镜面对称,合称为孪晶（twin）。
均匀切变区与未切变区的分界面成为孪晶界。
孪晶面（twining plane）： 孪晶方向（twining direction）：
② 每一种晶格类型的金属都有特定的滑移系，且滑移系数量不同。 如：fcc中有12个, bcc中有48个， hcp中有3个。
材料科学基础材料的变形和再结晶介绍
二、回复机制 回复机制随回复退火温度而异，有下面几种。 1.低温回复 经冷加工变形的金属通常在较低的温度范围就 开始回复。表现在因变形而增多的电阻率发生不同 程度的下降，而机械性能基本保持不变。电阻率对 点缺陷很敏感,机械性能对点缺陷不敏感。因此，低 温下回复和金属中点缺陷变化有关。研究结果表明 ：低温回复主要是塑性变形所产生的过量空位消失 的结果。
加热时冷变形金属显微组织发生变化
（a）黄铜冷加工变形量达到CW＝38％后 的组织 （b）经580ºC保温3秒后的组织
白色小的颗粒(再结晶出的新的晶粒)
（c）580ºC保温4秒后的金相组织 （d）580ºC保温8秒后的金相组织
完成了再结晶
（e）580ºC保温15分后的金相组织 （f）700ºC保温10分后晶粒长大的的金相组织
变形程度对再结晶晶粒尺寸的影响
加热温度与晶粒尺寸
5.3.4. 晶粒长大
再结晶结束后，材料的晶粒一般比较细小(等 轴晶 ) ，若继续升温或延长保温时间，晶粒会继 续长大。晶粒长大是一个自发过程。晶粒长大的 驱动力来自总的界面能的降低。 根据再结晶后晶粒长大特点，分为: （1）正常晶粒长大（normal grain growth）:均 匀长大 （2）异常晶粒长大（abnormal grain growth）: 不 均 匀 长 大 ， 又 称 二 次 再 结 晶 (secondary recrystallization) ；把通常说的再结晶称为一次 再结晶(primary recrystallization)。
第五章(III)
回复和再结晶
金属在塑性变形后，无论在结构或性 能上都发生明显地变化。
(1)结构方面 晶粒形状变化——沿变形方向伸长； 晶粒内产亚结构；晶粒择优取向。 (2)性能方面 强度、硬度上升，塑性下降；电阻率 增加；导热性下降；扩散率增加；内应力增加（有 三种类型内应力：宏观内应力、微观内应力、点阵 畸变）。 更重要的是晶体变形后，体系处于热力学上的 高能态，是热力学不稳定的。
材料科学基础 chp_5__材料的形变和再结晶.答案
• 由于晶体转动，m 的变化也可能使螺位错由一个滑移
面转移到更有利的滑移面上进行，称为交滑移（共同
的滑移方向，不同滑移面）。
b 铝表面的波纹状滑移带
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6、单晶体的应力－应变曲线
典型曲线一般分为三阶段 Ⅰ：单滑移（加工硬化系数小） ζ
A
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ：多滑移（加工硬化明显）
Ⅲ：动态回复（异号位错抵消
和 并非真实。例如产生缩颈后，截面大大缩小,缩颈
P 处的应力应为 P ，远大于 ，从而产生了假象。为 A0 A颈 克服这一缺点，引入真应力－真应变曲线，也叫流变曲
线，瞬时应力叫流变应力。
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• 真应变e，按瞬时值求得： ∴ 总应变为：
dL de p L
A0
L L0 L0
e
第五章
材料的变形和再结晶
金属成型的重要手段
成分组 织结构
材料特性 合成与制备
服役行为与寿命
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章目录：
5.1 5.2 5.3 弹性和粘弹性 单晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形
5.4
5.5 5.6
合金的塑性变形
塑性变形对金属组织及性能的影响 热变形与动态回复与再结晶
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• 延展性是金属最基本的性质之一。 利用它可成型金属零部件。掌握变形的规律，可方 便的控制塑性加工的进程；如果设法阻止或延缓金 属的变形，则是强化材料的途径。 • 本章重点研究材料的变形规律及其微观机制，分析其 影响因素。
位错密度不再增加）
•
ε
沿特殊方向（多个滑移系取向因子m 相同）拉伸，此时 无第Ⅰ阶段，如图A曲线。
返回
例： f.c.c中特殊方向上的等同滑移系
• 沿 <001> 8个等同滑移系； • 沿 <110> 4个等同滑移系；
1-7章材基材料科学基础名词解释
第一章原子结构结合键结合键分为化学键和物理键两大类，化学键包括金属键、离子键和共价键；物理键即范德华力。
化学键是指晶体内相邻原子（或离子）间强烈的相互作用。
金属键金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。
离子键阴阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫作离子键共价键由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。
范德华力是借助临近原子的相互作用而形成的稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。
氢键氢与电负性大的原子（氟、氧、氮等）共价结合形成的键叫氢键。
近程结构高分子重复单元的化学结构和立体结构合称为高分子的近程结构。
它是构成高分子聚合物最底层、最基本的结构。
又称为高分子的一级结构远程结构由若干个重复单元组成的大分子的长度和形状称为高分子的远程结构第二章固体结构1、晶体：原子在空间中呈有规则的周期性重复排列的固体物质。
晶体熔化时具固定的熔点，具有各向异性。
2、非晶体：原子是无规则排列的固体物质。
熔化时没有固定熔点，存在一个软化温度范围，为各向同性。
3、晶体结构：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序。
4、空间点阵：阵点在空间呈周期性规则排列，并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。
5、阵点：把实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体，并将其中的每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。
6、晶胞：为了说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的单基本元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。
7、晶系：根据六个点阵参数间的相互关系，将全部空间点阵归属于7中类型，即7个晶系，分别为三斜、单斜、正交、六方、菱方、四方和立方。
13、晶带轴：所有平行或相交于某一晶向直线的晶面构成一个晶带，此直线称为晶带轴。
属于此晶带的晶面称为共带面。
14、晶面间距：晶面间的距离。
18、点群：点群是指一个晶体中所有点对称元素的集合。
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本章讲授的主要内容
晶体的塑性变形
单晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形 合金的塑性变形 塑性变形对材料组织与性能的影响
回复和再结晶
冷变形金属在加热时的组织与性能变化 回复 再结晶 晶粒长大 再结晶织构与退火孪晶
5.1 晶体的塑性变形
塑性加工 金属材料获得铸锭后，可通过塑性加工的方法获得一定 形状、尺寸和机械性能的型材、板材、管材或线材。 塑性加工包括锻压、轧制、挤压、拉拔、冲压等方法。 金属在承受塑性加工时，当应力超过弹性极限后，会产 生塑性变形，这对金属的结构和性能会产生重要的影响。
与滑移带
高倍分析发现：在宏观及金相观察中看 高倍分析发现： 到的滑移带并不是单一条线， 到的滑移带并不是单一条线，而是由一系列 相互平行的更细的线所组成的，称为滑移带 滑移带。 相互平行的更细的线所组成的，称为滑移带。 对滑移线的观察也表明了晶体塑性变形的 不均匀性，滑移只是集中发生在一些晶面上， 不均匀性，滑移只是集中发生在一些晶面上， 而滑移带或滑移线之间的晶体层片则未产生 变形，只是彼此之间作相对位移而已。 变形，只是彼此之间作相对位可以为任意值。但孪生
时切变是一个确定值(由晶体结构决定) 时切变是一个确定值(由晶体结构决定)，且一般都较小。因此 滑移可以对晶体的塑性变形有很大的贡献，而孪生对塑性变 形的直接贡献则非常有限。虽然由于孪生引起位向变化，可 能进一步诱发滑移，但总的来说，如果某种晶体的主要变形 方式是孪生，则它往往比较脆。
5.1.1 单晶体的塑性变形
单晶体: 单晶体:滑移
滑移 滑移是晶体在切应力的作用下，晶体的一 滑移是晶体在切应力的作用下， 部分沿一定的晶面(滑移面) 的一定方向( 部分沿一定的晶面(滑移面) 的一定方向(滑移方 相对于另一部分发生滑动。 向)相对于另一部分发生滑动。
孪生
扭折
滑移的特点
滑移线
为了观察滑移现象，可将经良好抛光的单 为了观察滑移现象， 晶体金属棒试样进行适当拉伸， 晶体金属棒试样进行适当拉伸，使之产生一 定的塑性变形， 定的塑性变形，即可在金属棒表面见到一条 条的细线，通常称为滑移线. 条的细线，通常称为滑移线 滑移线.
5.1.2 多晶体的塑性变形
工程上使用的金属绝大部分是多晶体。 多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体 相同。但由于多晶体材料中存在单晶体所不 具备的晶体学特征，包括：晶粒位向不同、 晶粒大小不同、晶界，因此着重讨论这些特 征对变形的影响 。
晶粒取向的影响
晶粒取向的影响，主要表现在各晶粒变形过程中的相互制约和
滑移的特点
滑移系
塑性变形时位错只沿着一定的晶面和晶向运动， 塑性变形时位错只沿着一定的晶面和晶向运动，这些晶 面和晶向分别称为“滑移面” 滑移方向” 面和晶向分别称为“滑移面”和“滑移方向”—滑移系 晶体结构不同，其滑移面和滑移方向也不同。 晶体结构不同，其滑移面和滑移方向也不同。
滑移的特点
滑移的临界分切应力
晶界在多晶体塑性形变中的作用
促进作用
在高温下变形时，由于晶界比晶粒弱，故除了 晶粒内滑移外，相邻两个晶粒还会沿着晶界发生相 对滑动，此称为晶界滑动。晶界滑动也造成晶体宏 观塑性变形，但变形量往往远小于滑移和孪生引起 的塑性变形。
晶界在多晶体塑性形变中的作用
起裂作用
一方面，由于晶界阻碍滑移，此处往往应力集 中；另一方面，由于杂质和脆性，第二相往往优先 分布于晶界，使晶界变脆；这样在变形过程中裂纹 往往起源于晶界。此外，由于晶界处缺陷多，原子 处于能量较高的不稳定状态，在腐蚀介质作用下， 晶界往往优先被腐蚀(晶间腐蚀) 晶界往往优先被腐蚀(晶间腐蚀)，形成微裂纹。
讨论：滑移和孪生的比较
相同方面
均匀剪切变形。
从宏观上看二者都是晶体在剪应力作用下发生的 从微观上看二者都是晶体塑性形变的基本方式，
是晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶 向平移。
从变形机制看二者都是晶体中位错运动的结果。 二者都不改变晶体结构。
滑移不改变位向，即晶体中已滑移部分和未滑移部分的位向
孪晶的形成
孪晶的主要方式有三种：
一是通过机械变形而产生的孪晶，也称为“变形 孪晶”或“机械孪晶”，它的特征通常呈透镜状或片 状； 二为“生长孪晶”，它包括晶体自气态（如气相沉 积）、液态（液相凝固）或固体中长大时形成的孪晶； 三是变形金属在其再结晶退火过程中形成的孪晶， 也称为“退火孪晶”，它往往以相互平行的孪晶面为 界横贯整个晶粒，是在再结晶过程中通过堆垛层错的 生长形成的。 通常，对称性低、滑移系少的密排六方金属如Cd， 通常，对称性低、滑移系少的密排六方金属如Cd， Zn，Mg等往往容易出现孪生变形。 Zn，Mg等往往容易出现孪生变形。
试验表明，低温或室温下，晶界强而晶粒本身 弱；高温下则相反。这样就必然存在着一个温度， 在此温度下晶界和晶粒本身强度相等。这个温度便 称为等强温度。
晶界在多晶体塑性形变中的作用
协调作用
多晶体在塑性形变时各晶粒都要通过滑移或孪 生而变形。但由于多晶体是一个整体，各晶粒的变 形不能是任意的，而必须相互协调，否则在晶界处 就会裂开。晶界正是起着协调相邻晶粒的变形的作 用。由于协调变形的要求，在晶界处变形必须连续， 亦即两个相邻晶粒在晶界处的变形必须相同。
晶体的滑移是在切应力作用下进行的，但其中许 多滑移系并非同时参与滑移，而只有当外力在某一 滑移系中的分切应力达到一定临界值时，该滑移系 方可以首先发生滑移，该分切应力称为滑移的临界 分切应力。 滑移的临界分切应力是一个真实反映单晶体受力 起始屈服的物理量。其数值与晶体的类型、纯度， 以及温度等因素有关，还与该晶体的加工和处理状 态、变形速度，以及滑移系类型等因素有关。
相同。孪生则改变位向．即已孪生部分(孪晶) 相同。孪生则改变位向．即已孪生部分(孪晶)和未孪生部分 (基体)的位向不同，而且两部分具有特定的位向关系(对称关 基体)的位向不同，而且两部分具有特定的位向关系( 系)。
不同方面
滑移时原子的位移是沿滑移方向的原子间距的整数倍，而且
在一个滑移面上的总化移往往很大。但孪生时原子的位移小 于孪生方向的原子间距。
运动的结果。
如何根据变形后的样品表面形貌 来区别孪晶、滑移带
比较可靠的识别方法是，先将变形后的样品表面 磨光或抛光．使变形痕迹(孪晶、滑移带) 磨光或抛光．使变形痕迹(孪晶、滑移带)全部消失。 再选用适当的腐刻剂腐蚀样品表面，然后在显微镜下 观察。如果看不到变形痕迹( 观察。如果看不到变形痕迹(即样品表面处处衬度一 样)，则该样品原来的表面形变痕迹必为滑移带。这是 因为滑移不会引起位向差，故表面各处腐蚀速率相同， 原来光滑的平面始终保持平面，没有反差。如果在腐 蚀后的样品表面上重新出现变形痕迹，则它必为孪 晶．因为孪晶内的位向是不同于周围未变形区域的， 因而其腐蚀速率也不同于未变形区，故在表面就出现 衬度不同的区域。
协调性。 接近于最大切应力方向(软位向) 接近于最大切应力方向(软位向)，另一些晶粒的滑移面和滑移方 向偏离最大切应力方向(硬位向) 向偏离最大切应力方向(硬位向)。在发生滑移时，软位向晶粒先 开始。当位错在晶界受阻逐渐堆积时，其他晶粒发生滑移。因此 多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形。
多晶体中每个晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向
滑移的特点
滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的
结果
滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动，而 是通过位错的运动来实现的。在切应力作用下，一个多余半 原子面从晶体一侧到另一侧运动．即位错自左向右移动时， 晶体产生滑移。由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间 距的变形量，因此晶体发生的总变形量一定是这个方向上的 原子间距的整数倍。
（3）扭折
由于各种原因，晶体中不同部位的受力情况和 形变方式可能有很大的差异，对于那些既不能进行 滑移也不能进行孪生的地方，晶体将通过其他方式 进行塑性变形。 为了使晶体的形状与外力相适应，当外力超过 某一临界值时晶体将会产生局部弯曲，这种变形方 式称为扭折，变形区域则称为扭折带。扭折变形与 孪生不同，它使扭折区晶体的取向发生了不对称性 的变化。扭折是一种协调性变形，它能引起应力松 弛，使晶体不致断裂。并且通过晶体取向的改变是 滑移系处于有利取向，进一步产生滑移。
滑移的特点
滑移时晶面的转动
单晶体滑移时，除滑移面发生相对位移外，往往伴 随着晶面的转动，对于只有一组滑移面的hcp，这种 随着晶面的转动，对于只有一组滑移面的hcp，这种 现象尤为明显。 晶体受压变形时也要发生晶面转动，但转动的结果 是使滑移面逐渐趋于与压力轴线相垂直。
滑移的特点
多系滑移
对于具有多组滑移系的晶体，滑移首先在取向最 有利的滑移系（其分切应力最大）中进行，但由于 变形时晶面转动的结果，另一组滑移面上的分切应 力也可能逐渐增加到足以发生滑移的临界值以上， 于是晶体的滑移就可能在两组或更多的滑移面上同 时进行或交替地进行，从而产生多系滑移。
5 材料的形变和再结晶
材料在加工制备过程中或是制成零部件 后的工作运行中都要受到外力的作用。材料 受力后要发生变形，外力较小时产生弹性变 形；外力较大时产生塑性变形，而当外力过 大时就会发生断裂。因此研究材料的变形规 律及其微观机制，分析了解各种内外因素对 变形的影响，以及研究讨论冷变形材料在回 复再结晶过程中组织、结构和性能的变化规 律，具有十分重要的理论和实际意义。
孪生
孪生是塑性变形的另一种重要形式，它常作为 滑移不易进行时的补充。
孪生变形过程
孪生的特点
（1）孪生变形也是在切应力作用下发生的，并通 常出现于滑移受阻而引起的应力集中区，因此，孪 生所需的临界切应力要比滑移时大得多。 （2）孪生是一种均匀切变，即切变区内与孪晶面 平行的每一层原子面均相对于其毗邻晶面沿孪生方 向位移了一定的距离，且每一层原子相对于孪生面 的切变量跟它与孪生面的距离成正比。 （3）孪晶的两部分晶体形成镜面对称的位向关系。
但多晶体中每个晶粒都处于其他晶粒包围之中，它的变形必然 为了使多晶体中各晶粒之间的变形得到相互协调与配合，多晶