塑性變形對金屬材料組織和性能的影響是十分明顯的,主要反應在強度與硬度的提高和塑性的下降。這種性能的變化,主要是金屬材料在塑性變形時內部組織結構的變也所引起的。
1.性能的影咱-加工硬化
塑性變形對金屬材料性能的主要影響,是造成材料的如工硬化。即隨著變形量的增加,強度與硬度顯著提高,而塑性明顯下降。如純銅和低碳鋼在不同程度變形狀態下,其強度和韌性的變化情況,如圖1:20所示。同時,由于塑性變形的產生,使金屬材料的其它物理化學性能也發生變化,如塑性變形使電阻増加,抗腐蝕性能降低等。
2.組織和結構的影響
冷加工的塑性變形,使金屬材料的晶粒內部首先產生滑移帶,隨著變形量的增大,滑移帶逐漸增多。X射線分析表明,此時晶粒逐漸被“碎化”形成許多位向略有不同(位向差不大于1度)的小晶塊,好象在原晶粒內又出現許多小晶粒,這種組織稱為亞晶粒或亞結構。
亞結構的形成,在亞晶界中集聚大量的位錯,給位錯時進一步移動造成較大障礙。因而使滑移變形較難繼續進行,即造成加工硬化。
當塑性變形置很大時,由于變形時晶體的移動,使晶粒的某一晶向不同程度的轉到與外力相近的方向。這就使原來位向各不相同的晶粒,取得接近一致的位向,即所謂擇優取向。這種組織稱為形變織構。
同一金屬材料隨著加工方式的不同,可以出現不同的織構。如拉伸時形成的織構,稱絲織構;壓延形成的織構,稱板織構。在絲織構中,只是各晶粒的某一晶向平行于拉拔方向。而在板織構中,不僅是某一晶向平行于壓延方向,而且使某一晶面平行于扭延平面。因此,金屬材料中織構的形成,使其性能產生了方向性,這給金屬材料的加工工藝造成較大的影響。如有織構的銅板,在沖制钚形或筒形工件時,會使工件上有擠壓不齊和薄厚不均的缺陷產生。有織構的鎂板,兒乎所有晶粒的滑移面都與板面平行,故垂直或平行板面方向的塑性趨于零,這將使其無法加工。因而,織構在很多情況下是不希望存在的。