第五章 金属及合金的塑性变形 -答案

第五章金属及合金的塑性变形与断裂一名词解释

固溶强化，应变时效，孪生，临界分切应力，变形织构

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。

二填空题

1．从刃型位错的结构模型分析，滑移的

移面为{111}，滑移系方向为<110>，构成12 个滑移系。P166.

3. 加工硬化现象是指随变形度的增

大，金属强度和硬度显著

提高而塑性和韧性显著下降的现象

，加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的

根本原因是位错密度提高，变形抗

力增大。

4．影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界、晶格位向差。

5．金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生，冷变形后金属的

强度增大，塑性降低。6．常温下使用的金属材料以细小晶粒为好，而高温下使用的金属材

料以粗一些晶粒为好。对于在高温下工作的金属材料，晶粒应粗一些。因为在高温下原子沿晶界

的扩散比晶内快，晶界对变形的阻

力大为减弱而致

7．内应力可分为宏观内应力、微观内应力、点阵畸变三种。

三判断题

1．晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。（√）

2 在体心立方晶格中，滑移面为｛111｝×6，滑移方向为〈110〉×2，所以其滑

移系有12个（×）应为:｛110｝×6 〈111〉×2 P166

3．滑移变形不会引起晶体结构的变化。4．喷丸处理及表面辊压能显著提高材料的疲劳强度。（√）5．在晶体中，原子排列最密集的晶面间的距离最小，所以滑移最困难。（×）

6．反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。（√）

7．金属的加工硬化是指金属冷塑性变形后强度和塑性提高的现象。（×）

8 单晶体主要变形的方式是滑移，其次是孪生。（√）

9．细晶粒金属的强度高，塑性也好。（×）

10．晶界处滑移的阻力最大。( √)

首先明确，滑移变形的微观机制是位错的运动，晶界处产生强烈的晶格畸变，

阻碍位错运动；而晶界附近造成严重的位错塞集，产生的应力场强烈阻止滑移的进行，因此晶界处滑移的阻力最大。

四选择题

1．能使单晶体产生塑性变形的应力为( B )

A．正应力B．切应力

2．面心立方晶体受力时的滑移方向为(B )

A <111>

B <110>

C <100>

D <112>

3．体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系，但其塑性变形能力是不

同的，其原因是面心立方晶格的滑

移方向较体心立方晶格的滑移方向

( B )

A．少B．多 C 相等D．有时多有时少

4．冷变形时，随着变形量的增加，金属中的位错密度( A)。

A．增加 B 降低C无变化D．先增加后降低

5．钢的晶粒细化以后可以( D )。

A．提高强度 B 提高硬度 C 提高韧性D．既提高强度硬度，又提高韧性

6．加工硬化现象的最主要原因是( B)。

A．晶粒破碎细化 B 位错密度增加 C 晶粒择优取向D．形成纤维组织

7．面心立方晶格金属的滑移系为( A )。

A．{111}<110> B．<110>{111} C．<100>{110} D．<100>{111}

8 用铝制造的一种轻型梯子，使用时挠

度过大但未塑性变形。若要改进，应

采取下列( A)措施

A 采用高强度铝合金

B 用钢代替铝

C 用高强度镁合金D．改进梯子的结构设计

五改错题

1．塑性变形就是提高材料塑性的变形。

提高材料的强度，硬度及塑性。

2．滑移面是原子密度最大的晶面，滑移方向则是原子密度最小的方向

滑移方向也是原子排列最密的方向，这是因为在晶体的原子密度最大的晶面上，原子间的结合力最强，而面与面之间的距离却最大，即密排晶面之间的原子间结合力最弱，滑移的阻力最小。

六简答

1 单相合金的冷塑性变形与纯金属的室温塑性变形相比，有何特点。

1 简答：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 金属晶体塑性变形时，滑移和孪生有何主要区别？

2 简答：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 简述冷加工纤维组织、带状组织和变形织构的成因及对金属材料性能的影响。

3 简答：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。