金属的塑性变形与强化

才发生孪生变形。
密排六方金属滑移系少，在晶体取向不利于滑移时常以孪生方式
进行塑性变形；
体心立方金属只有在室温以下和受到冲击时才发生孪生； 面心立方的金属很少发生孪生变形。 （2）孪生变形速度极快，常产生冲击波，并伴随声响。 （3）孪生本身对晶体塑性变形的直接贡献不大。
这种取向称为硬取向。
滑移时晶体的转动
当晶体在 F力的作用下 发生滑移时，假如滑移面和 滑移方向保持不变，拉伸轴 的取向必然不断发生变化。
实际上由于夹头固定不
动，为了保持拉伸轴的方向
固定不动，因此单晶体的取
向必须相应地转动。
拉伸前
自由滑移变形
受夹头限制时的变形
如果金属在单纯的切应力作用下产生滑移，则晶体的取向不会改 变。但当任意一个力作用在晶体上时，总是可以分解为沿滑移方向的
临界分切应力的计算方法：
设圆柱形金属单晶体试样的横截面积 为A，受到轴向拉力F的作用。F与滑移方向 的夹角为λ，则F在滑移方向上的分力为 Fcosλ；F与滑移面法线的夹角为φ，则滑 移面的面积为A/cosφ。所以，外力F在滑 移方向上的分切应力为
A F/ccoossF Acoscos
式中，F/A为试样拉伸时横截面上的正应力，
金属的塑性变形与强化
１、面心立方金属的滑移面为{111}，共有四个，滑移方向为〈110〉，
每个滑移面上有三个滑移方向，故面心立方金属共具有12个滑移系。
２、体心立方金属不是密堆积结构，没有最密排的晶面，因此滑移是在
几组较密排的面上进行，但滑移方向总是〈111〉。最基本的滑移面为 {110}，共有六个，滑移方向为〈111〉，每个滑移面上有两个滑移方向， 因此体心立方金属共具有12个滑移系。体心立方结构也可以在其它包含 〈111〉方向的{121}和{123}两组滑移面上进行，滑移系共48个。
这种切变不会改变晶体的点阵类型，但可使变形部分的位向发生变 化，并与未变形部分的晶体以孪晶面为分界面构成镜面对称的位向关系。
孪生面 孪生方向
bcc
112 〈111 〉
hcp
1012 〈1 011〉
fcc
111 〈11 2〉
孪生的主要特点：
（1）孪生也是在切应力的作用下发生的，但孪生所需的临界切应力远 远高于滑移时的临界切应力，因此只有在滑移很难进行的情况下，晶体
移方向之间而改变，即取向因子发生变化时，σS也要改变。
当外力与滑移面、滑移方向的夹角 都是45°时，取向因子具有最大值，为 0.5，此时分切应力也最大，σS具有最低 值，金属最容易进行滑移，并表现出最
大的塑性，这种取向称为软取向；
当 外 力 与 滑 移 面 平 行 （ φ=90° ） 或垂直（λ=90°）时，取向因子为零， 则无论τK的数值如何，σS均为无穷大， 晶体在此情况下不产生滑移，直至断裂，
分切应力和垂直于滑移面的分正应力。
B层上的作用点O1和O2同轴，滑移后A、B、 C层沿滑移面和滑移方向相对移动，使 O1→ O1′， O2→ O2′。
将σ1分解为σn1、τ1，σ2分解为σn2、τ2。
滑移面法线方向的正应力σn1- σn2组成力 偶，使滑移面转向与外力方向平行。
将最大切应力方向的力τ1分解为平 行滑移方向的τ1′和垂直滑移方向的τb、 τ2分解为τ2′τb′。
奥氏体钢中的交叉滑移带
多系滑移时，形成两组或多组交叉的滑移线。由于各组滑移系之间互 相穿插和影响，所以多滑移比单滑移困难。通常把单滑移时的力轴取向称 为软取向，而多滑移时的力轴取向称为硬取向。晶体变形时，若从单滑移 发展为多滑移，称为几何硬化；反之，称为几何软化。
交滑移
两个或多个滑移面沿共同的滑移方向同时或交替地滑移，称
多系滑移
对具有多个滑移系的晶体，起始滑移 首先在取向最有利的滑移系中进行，但由 于晶体转动的结果，其它滑移系中的分切 应力也可能达到临界分切应力值。滑移过 程将在两个或多个滑移系中同时或交替进 行；如果晶体的取向合适，滑移一开始就 可能在一个以上的滑移系上同时进行。
在两个或更多的滑移系上进行 的滑移称为多系滑移，简称多滑移。
垂直于滑移方向的分切应力τb和
τb′组成力偶，使B层以滑移面法线方
向为轴，其滑移方向转向最大切 应力方向。
通过这两种转动可使金属晶体轴线与外力轴线在整个滑移过程中始 终重合，但晶体的空间位向却发生了改变。
由于滑移时晶体要发生转动，所以各滑移系的取向和分切应力不断 变化。原来取向有利的滑移系可能转到不利的取向，从而使继续滑移所 需的外力增加，而原来取向不利的滑移系则可能转到有利的取向，并且 继续开始滑移。通常把这种由于晶体转动所引起的硬化或软化现象，称 为几何硬化或几何软化。
为交滑移。交滑移以后，晶体表面将出现曲折的滑移线，当参
加交滑移的面很多时，滑移线甚至成为波纹状。
变形温度越高、变形量或变形应力越大，交滑移越显著。交 滑移使滑移过程具有很大的灵活性，因为当滑移在某个晶面上受 阻时，通过交滑移可以更换滑移面。
孪生
孪生是在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的 晶面（孪生面）与晶向（孪生方向）产生的一定角度的均匀切变过程。
３、c/a接近或大于1.633时，密排六方金属的滑移面在室温时只有
{0001}一个，滑移方向为 1120，滑移面上有三个滑移方向，因此
它的滑移系只有三个。若c/a小于1.633时，则{0001}的面间距缩小，棱
柱 面 比 底 面 更 密 排 ， 此 时 的 滑 移 面 可 能 是 柱 面 {10 1 0} 或 锥
当滑移系中的分切应ห้องสมุดไป่ตู้达到其临界值时，
晶体开始滑移，这时在宏观上晶体开始出 现屈服现象，即F/A=σS，可得
τk =σScosλcosφ
晶体受单向拉伸时，在滑移 面和滑移方向上力的分解
或
σS=τK /cosλcosφ
晶体的取向：
因为
σS=τK /cosλcosφ
cosλcosφ称为取向因子，单晶体的屈服强度σS将随外力与滑移面和滑
面 {10 1 1} 。
临界分切应力
晶体的滑移是在切应力的作用下进行的。
当晶体受力时并非所有的滑移系都同时参与滑移。而是只有当 外力在某一滑移系中的分切应力首先达到一定的临界值时，这一滑 移系开动，晶体才开始滑移。
使滑移系开动的最小分切应力称为滑移的临界分切应力，以 τK表示。
临界分切应力τK的数值大小取决于金属的本性、金属的纯度、 实验温度与加载速度，而与外力的大小、方向及作用方式无关。