文档介绍：6材料在塑性变形中的组织结构与性能变化
本章仅将简要地介绍冷形变及其后的加热过程、以及热形变过程对金属和合金的组织结构与性能的影响的主要理论。
金属和合金在低于再结晶温度进行压力加工时，通常就称形时所消耗的能量，大部分转化为热能而散发掉了，但仍有一小部分以点阵缺陷（空位、间隙位置原子、位错、层错等）的弹性畸变能的形式存贮在变形后的金属中，从而使其自由能较冷塑性变形前为高。随变形量增加，位错密度增加，存贮于金属内部的能量增多。但其它点阵缺陷增加，对提高贮能也有贡献，因此贮能的变化能较全面地反映塑性变形引起的组织结构变化。假定贮能的大小是和位错密度成比例的，则初次再结晶过程中可能释放出的贮能：
K2bdn
(6-3)
式中k2是考虑贮能同位错密度的比例关系的常数，其余各个参数的含义同于式6-2。由上式可见，贮能的大小是和形变程度、晶粒大小有关的。贮能（严格地说应是自由能）是形变金属发生回复和再结晶的驱动力。
金属冷变形后，晶粒外形、夹杂物和第二相的分布也会发生变化。拉伸时，各晶粒顺着拉伸方向伸长；压缩时，晶粒被压成扁平状。伸长与压缩的程度与变形量有关。
变形量大，伸长与压扁的程度也越大。变形量特别大时，晶粒组织成纤维状。浸蚀后的金相样品中，几乎无法分辨出晶粒，晶界模糊不清，但晶粒拉长和压扁的趋势仍然清晰可见，它与金属的变形程度相适应。
金属或合金内部含有第二相或者有夹杂物偏聚时，变形后会引起这些偏聚区域的伸长而形成带状组织。如轴承钢中的夹杂物带状和碳化物带状那样。
由晶粒伸长而形成的纤维组织可用退火消除之，但夹杂物或碳化物集聚区因变形伸长而成的带状组织，虽经过高温退火也常常不能完全消除。
金属和合金的多晶体一般说来是各向同性的，但经冷变形，出现了带状组织和纤维组织后，就使金属和合金在性能上具有方向性。金属和合金冷变形后，组织结构上还有一个重要的变化，就是可能产生择优取向的多晶体组织，即形成形变织构。
此外，金属材料在冷变形过程中，晶体可能被破坏，晶内，晶界可能产生微裂纹，甚至宏观裂纹等。多晶体的各个部分，，因而变形后材料内部还有残余内应力存在。
金属材料冷变形后，从显微镜能分辨的尺度来看，晶粒被拉长，形成了纤维组织；夹杂和第二相质点成带状或点链状分布，也可能产生形变织构；产生各种裂纹。从更加微细观的尺度来看，金属冷变形后，位错密度增加，产生胞状结构。点缺陷和层错等晶体缺陷增多，自由能增大。组织结构上这一系列的变化，就会影响到金属材料的力学性能、物理性能和化学性能发生显著变化。
力学性能的变化体现在：冷加工后，金属材料的强度指标（比例极限、弹性极限、屈服极限、强度极限、硬度）增加，塑性指标（面结率、延伸率等）降低，韧性也降低了。此外，随着变形程度的增加，还可能产生力学性能的方向性。
生产上经常利用冷加工能提高材料的强度，通过加工硬化（或称形变强化）来强化金属材料，向用户提供冷硬状态交货的冷轧、冷拔和冷挤压的高强度型材、带材、线材和钢丝等。因此，冷加工是通过塑性变形改变金属材料性能的重要手段之一。
加工硬化作用的应用，近年来有很大发展。例如，预先形变热处理就是利用加工硬化作用的一例。将平衡组织的钢于室温（或零下温度）进行冷变形，获得相当程度的强化，然后进行中间回火（软化），最后再进行快速加热的淬火及最终回火。这种处理工艺就称为预先形变热处理。与普通热处理相比，由于预先形变的强化作用，钢的抗拉强度和屈服强度都有相当的提高（10〜30%）,而塑性则保持不变或略有增减。
冷加工后，形变材料的物理、化学性能也发生明显变化。经冷变形后的金属，由于在晶间和晶内产生微观裂纹和空隙以及点阵缺陷，因而密度降低，导热、导电、导磁性能降低。同样原因，使其金属材料的化学稳定性降低，耐腐蚀性能降低，溶解性增加。
金属和合金经过冷塑性变形后，力学性能、物理性能和化学性能都已发生了变化,但是金属冷变形状态的这些性能是不稳定的。冷变形过程中所消耗的机械能的一少部分贮存在变形金属中，从而使其自由能较变形前为高，因此冷变形后的金属在热力学上是处于不稳定的亚稳状态。如果升高温度，使金属中的原子获得足够的活动能力，以克服亚稳态与稳定态之间的位垒，则经冷变形的金属将自发地通过点阵缺陷的减少和重新排列而恢复到冷变形前的稳定态。点阵缺陷的减少和重排，即是组织结构恢复到变形前状态的变化，也相应地引起各种性能的恢复。
冷塑性变形后的金属加热时，通常是依次发生回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的化。这三个阶段不是绝然分开的，常有部分重叠。回复是指经冷塑性变形的金属在加热时，在大角度晶界扫过变形基体从而形成无畸变的组织（即再结