冷变形金属的组织与性能；残余应力和点阵畸变
冷变形金属的组织与性能
显微组织改变
随变形量的增加：
- 出现大量滑移带、孪生带；
- 晶粒沿变形方向拉长
- 形成纤维组织；
- 位错密度迅速增加且不均匀分布，形成大量位错胞—变形亚结构(变形亚晶)；
- 有夹杂物或偏析时—形成带状组织。
变形织构
多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒取向趋于一致，呈择优取向的组织。
织构的主要类型
- 丝织构
- 板织构
丝织构：拉拔时形成。
各晶粒同一指数的晶向趋于与拉拔方向平行或接近平行，用与轴线平行的晶向
板织构：轧制时形成。
各晶粒的某一同指数晶面平行于轧制平面(垂直于压力轴向)，而某一同指数晶向平行于轧制方向，用{hkl}
变形织构对性能的影响
力学性能——各向异性，且退火也不能完全消除。
- 利: 深冲板材变形控制；
- 弊: 制耳（工件边缘不齐，壁厚不均的现象）。
物理性能——冷碾轧后的硅钢片沿晶粒<100>织构方向(碾压方向)磁化率μm最高。尽可能地使铁芯中的磁力线与晶粒的<100>取向相同，可节省材料和降低铁损。
残余应力和点阵畸变
金属塑性变形时，外力所做的功除转化为热外，还有约10%的变形功以残留应力（弹性应变）和点阵畸变（点阵缺陷）的形式保留于金属内，称为储存能。
残留应力/残余应力：也叫内应力，由物体变形不均匀而产生。约占储存能的10～20%。根据变形区域的大小可分为
宏观内应力（第一类内应力）
塑变时，工件各部分变形不均匀而产生。
- 过大的宏观内应力会导致工件的变形。
- 残留拉应力会降低材料强度，引起应力腐蚀破坏；
- 残留压应力可显著提高材料的抗疲劳强度。
- 常用滚压强化或喷丸强化来使工件表面形成压应力，提高其抗疲劳强度。
微观内应力（第二类内应力）
塑性变形时，晶粒或亚晶粒间或其内部变形不均匀而产生。
微观内应力过大可造成显微裂纹并导致工件破坏。
对于点阵畸变（第三类内应力），金属或合金经塑性变形后，位错、空位等晶体缺陷大大增加，使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，造成了点阵畸变。80～90%的储存能消耗于点阵畸变。这部分能量使金属处于热力学不稳定状态，具有向稳定状态转变的趋势，是"回复和再结晶"的驱动力。
加工硬化 (应变硬化、形变强化、冷作强化...)
塑性变形时，随变形量的增加，材料的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。
实用意义：
利：
- 是金属强化的重要手段，某些固态无相变的材料不能用热处理强化，便可用冷轧之类的应变强化工艺提高强度。
- 有利于冷加工成型；
- 可提高构件安全性。
弊： - 脆性增加，给进一步冷加工造成困难。
- 不能用作在高温下工作的材料的强化手段。
消除： - 再结晶退火
单晶体加工硬化的特征
分为三个阶段
- 易滑移阶段
应力较低，只有一组取向有利的滑移系开动（单滑移），所以滑移位错很少受到其他位错干扰，可以移动很长距离并可能达到表面，因此晶体可以产生较大应变，加工硬化率也低。 - 线性硬化阶段
发生了多滑移，位错之间相互作用，产生大量位错缠结或位错塞积， 使位错难以进一步运动，造成应力急剧上升，加工硬化速率提高。 - 抛物线硬化阶段
在足够高的应力下，螺位错可以通过交滑移绕过障碍，异号位错还可以相互抵消，使位错密度减小，加工硬化速率下降。
实际的晶体加工硬化曲线因晶体结构类型、晶体位向、杂质含量及实验温度不同而有所变化。
- 面心立方有明显的三阶段加工特征；
- 密排六方的滑移系少，位错交割机会少，因此1阶段很长而二阶段未充分发展就发生试样断裂；
- 高纯体心立方的曲线与面心立方相似，但如果有微量杂质就可产生屈服现象使曲线变化。
多晶体加工硬化特征:
- 协调性要求多个滑移系同时作用，无(Ⅰ)阶段;
- 硬化曲线更陡,加工硬化速率更高;
- 晶粒越细,效果越明显。
其他物理、化学性能的变化
除力学性能外，凡与结构相关的物理、化学性能也都随变形发生比较明显的变化。
- 导磁率、导电率、电阻温度系数下降,矫顽力及电阻率上升;
- 密度、热导率有一定下降;
- 化学活性增加,腐蚀速度加快（因为塑性变形增加了结构缺陷，使金属自由能升高，有助于金属中的扩散过程）.