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第二章思考题解析1.简述滑移和孪生两种塑性变形机理的主要区别。
答：滑移是指晶体在外力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生相对移动或切变。
滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。
孪生变形时，需要达到一定的临界切应力值方可发生。
在多晶体内，孪生变形是极其次要的一种补充变形方式。
2.设有一简单立方结构的双晶体，如图13-34所示，如果该金属的滑移系是{100} <100>，试问在应力作用下，该双晶体中哪一个晶体首先发生滑移？为什么？答：晶体Ⅰ首先发生滑移，因为Ⅰ受力的方向接近软取向，而Ⅱ接近硬取向。
3.试分析多晶体塑性变形的特点。
答：①多晶体塑性变形体现了各晶粒变形的不同时性。
②多晶体金属的塑性变形还体现出晶粒间变形的相互协调性。
③多晶体变形的另一个特点还表现出变形的不均匀性。
④多晶体的晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。
金属的塑性越好。
4. 晶粒大小对金属塑性和变形抗力有何影响？答：晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。
金属的塑性越好。
5. 冷塑性变形对金属组织和性能有何影响？答：对组织结构的影响：晶粒内部出现滑移带和孪生带；晶粒的形状发生变化：随变形程度的增加，等轴晶沿变形方向逐步伸长，当变形量很大时，晶粒组织成纤维状；晶粒的位向发生改变：晶粒在变形的同时，也发生转动，从而使得各晶粒的取向逐渐趋于一致（择优取向），从而形成变形织构。
对金属性能的影响：塑性变形改变了金属内部的组织结构，因而改变了金属的力学性能。
随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性和韧性相应下降。
即产生了加工硬化。
6. 产生加工硬化的原因是什么？它对金属的塑性和塑性加工有何影响？答：加工硬化：在常温状态下，金属的流动应力随变形程度的增加而上升。
为了使变形继续下去，就需要增加变形外力或变形功。
这种现象称为加工硬化。
加工硬化产生的原因主要是由于塑性变形引起位错密度增大，导致位错之间交互作用增强，大量形成缠结、不动位错等障碍，形成高密度的“位错林”，使其余位错运动阻力增大，于是塑性变形抗力提高。
第三章：晶体的范性形变（crystal plastic deformation）单晶体范性形变的两种基本方式：滑移（slip）和孪生（twinning）两者都为剪应变。
FCC的滑移面都是{111}，滑移方向都是<110>，BCC的滑移面都有{110}，滑移方向都是<111> 滑移方向都是最密排的方向，而滑移面则往往是密排面Schmid定律：当作用在滑移面上沿着滑移方向的分切应力达到某一临界值τc时，晶体便开始滑移。
P144.我们把只有一个滑移系统的滑移称为单滑移，具有两个或以上的滑移叫做双滑移或者多滑移。
晶粒和晶粒之间的过渡区域就称晶粒边界或称晶界。
晶粒越细，阻碍滑移的晶界便越多，屈服极限也就越高。
（细化晶粒不仅可以提高金属的强度，同时还可以提高其韧性）Hall公式：拉伸应力变形（tensile stress deformation）晶体在外力作用下会发生形变，当外力较小时变形是弹性的，即卸载后变形也随之消失，这种可恢复的变形就称为，弹性变形（elastic deformation）当外力超过一定值后，应力和应变就不在成线性关系，卸载后变形也不能完全消失，而会留下一定的残余变形或者永久变形，这种不可恢复的变形就称为，塑性变形（plastic deformation）低碳钢的拉伸应力——应变曲线（图解计算题）延伸率（elongation）：断裂前的最大相对伸长。
断面收缩率（reduction in cross-section）：断裂前最大的相对面积缩减。
晶体的断裂（Crystal fracture）滑移系统（slip system）：一个滑移面和位于该面上的一个滑移方向便组成了一个滑移系统。
孪生系统（twinning system）：一个孪生面和该面上的一个孪生方向组成一个孪生系统。
加工硬化（work hardening）：金属在冷加工过程中，要想不断地塑性变形，就需要不断增加外应力。
总结三种塑性变形机理：剪切塑性变形机理、扩散塑性变形机理、晶间塑性变形机理。
剪切塑性变形机理主要有：滑移、孪生。
滑移：在剪应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶界和晶向产生移动。
（产生滑移的晶面称为滑移面，产生滑移的晶向称为滑移方向，滑移面和滑移方向组成滑移系）滑移的临界剪应力：金属晶体在受到外力作用时，要产生滑移，沿滑移面和滑移方向的剪应力必须到达和超过某一临界值，即临界剪应力τk。
τk=σs cosλcosφ 当λ=φ=π／4时，金属的屈服强度σs最小，易于发生滑移，产生塑性变形。
当λ或φ为π／2时，到达τk所需的σs为无穷大，难于滑移，不会产生塑性变形。
孪晶的形成方式有两种：1.自然孪生（晶体自然生长时形成）2.形变孪晶也称机械孪晶（通过变形形成）孪生：在剪应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变变形的过程。
使得晶体的变形部分与未变形部分以孪晶面为对称面相互对称。
扩散：产生条件：对于变形温度比金属晶体熔点温度低很多的塑性变形，起控制作用的变形机理为滑移和孪生。
当金属在高温下塑性变形时，其控制作用的变形机理为扩散，扩散的作用是双重的。
作用：一方面，对剪切塑性变形机理有较大的影响，即起控制作用的扩散变形机理为扩散-位错变形。
另一方面，独立产生塑性流动。
起控制作用的扩散变形机理为溶质原子定向溶解与定向空位流。
晶间变形：晶粒之间的相互滑动和转动。
变形温度较低（如冷变形）时，塑性变形的主要机理是滑移和孪生。
温度升高，原子扩散能力增强，境界强度下降，金属塑性变形机理除滑移和孪生外，还有扩散和晶间变形。
单相固溶体合金的塑性变形：固溶强化：溶质原子使晶格发生畸变，随着溶质原子数量增加，晶格畸变增大，使变形抗力增加，固溶体强度、硬度增加，此现象为固溶强化。
影响固溶强化的因素：1. 溶质原子浓度越高，强化作用越大。
2. 溶质原子与溶剂的原子尺寸相差越大，强化作用越大。
金属属性成型原理（塑性力学）金属塑性成型原理（塑性力学）金属冷态下的塑性变形机理：1、晶内变形的变形方式类似单晶体为滑移（主要的）和孪生（次要的）。
滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。
滑移系=滑移面×滑移方向。
滑移过程中晶体由于受到外界作用而发生转动，其结果是使原来任意取向的各个晶粒逐渐调整其方位而趋于一致。
滑移过程的实质就是位错的移动和增殖过程。
滑移方向的作用大于滑移面的作用，所以体心立方晶格（例如α-Fe）的塑性不如面心立方晶格（例如γ-Fe）。
孪生：晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面（孪生面）和一定的晶向（孪生方向）发生均匀切边。
以何种方式进行塑性变形，取决于哪种方式变形所需的切应力为低。
2、晶间变形的主要形式是晶粒之间相互滑动和转动。
晶间变形是晶界附近具有一定厚度的区域内发生应变的结果。
多晶体在冷态下的塑变主要是晶内变形，晶间变形只起次要作用，而且需要其它变形机制相协调。
位错塞积群会产生很强的应力场，它越过晶界走用在相邻晶粒上，使其也具有位错趋势。
理论上，为保持变形的连续性，每个晶粒至少要求有五个独立的滑移系启动。
多晶体塑变的特点：1、各晶粒变形的不同时性；2、各晶粒变形的相互协调性；3、晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域直接按变形的不均匀性。
晶粒越细小，金属屈服强度越大，ζs=ζ0+K y d-1/2，其塑性也越好。
粗晶粒材料冲压时易出现表面凸凹不平（桔皮现象）。
材料经回火或长期存放后，拉伸时再次出现屈服现象，称为应变时效。
屈服效应会使板料出现粗糙不平（吕德思带），是一种外观缺陷，预防方法是在拉延前进行一道微量（1-2%压下量）冷轧工序，以使被溶质碳原子钉扎的位错大部分脱钉。
另一方法是在钢种加入少量钛、铝等强碳化物、氮化物形成元素，它们与碳、氮稳定结合，以减少碳、氮对位错的钉扎作用。
多相合金可以分为两种：一类为聚合型两相合金（例如碳钢中的铁素体和粗大渗碳体），另一类是弥散分布型两相合金（例如钢种细小的渗碳体微粒分布在铁素体机体上）。
塑性变形：材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。
塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。
滑移：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
滑移面：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶面。
滑移方向：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶向。
孪生：晶体在切应力作用下，晶体一部分沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。
张量：由若干个当坐标改变时，满足转换关系的分量所组成的集合。
晶粒度：金属材料晶粒大小的程度。
变形织构：在塑性变形时，当变形量很大，多晶体中原为任意取向的各个晶粒，会逐渐调整其取向而彼此趋于一致。
这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织。
动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的再结晶。
主应力：切应力为0的微分面上的正应力。
主方向：主应力方向，主平面法线方向。
主应力空间：由三个主方向组成的空间主切应力：切应力达到极值的平面上作用得切应力。
主切应力平面：切应力达到极值的平面。
主平面:应力空间中，可以找到三个互相垂直的面，其上均只有正应力，无切应力，此面就称为主平面。
平面应力状态：变形体内与某方向轴垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴无关的应力状态。
平面应变状态：物体内所有质点都只在同一个坐平面内发生变形，而该平面的法线方向没有变形的变形状态。
理想刚塑性材料：研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。
理想弹塑性材料：塑性变形时，需考虑塑性变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料。
弹塑性硬化材料：塑性变形时，既要考虑塑性变形前的弹性变形，又要考虑加工硬化的材料。
刚塑性硬化材料：研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，需考虑变形过程中的加工硬化的材料。
屈服轨迹：两相应力状态下屈服准则的表达式在主应力坐标平面上的几何图形，一条封闭的曲线。
屈服表面：屈服准则的数学表达式在主应力空间中的几何图形是一个封闭的空间曲面称为屈服表面。
