岩石塑性变形

外力撒除后岩石的外形和尺寸不能完全恢复而产生残留变形，这种情况称为塑性变形或不可逆变形。

如果破坏前发生大量的弹性变形，则这种破坏形式称为塑性破坏，呈塑性破坏的岩石称为塑性岩石:如果先经历弹性变形，然后塑性变形，最终导致破坏，则岩石的这种破坏形式称为塑脆性破坏,呈塑脆性破坏的岩石称为塑脆性岩石。2100433B

材料在外力作用下产生形变，而在外力去除后，弹性变形部分消失，不能恢复而保留下来的的那部分变形即为塑性变形 。

材料在外力作用下产生应力和应变（即变形）。当应力未超过材料的弹性极限时，产生的变形在外力去除后全部消除，材料恢复原状，这种变形是可逆的弹性变形。当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。在锻压、轧制、拔制等加工过程中，产生的弹性变形比塑性变形要小得多，通常忽略不计。这类利用塑性变形而使材料成形的加工方法，统称为塑性加工。

金属在室温下的塑性变形，对金属的组织和性能影响很大，常会出现加工硬化、内应力和各向异性等现象。

塑性变形加工硬化

塑性变形引起位错增殖，位错密度增加，不同方向的位错发生交割，位错的运动受到阻碍，使金属产生加工硬化。加工硬化能提高金属的硬度、强度和变形抗力，同时降低塑性，使以后的冷态变形困难。

塑性变形内应力

塑性变形在金属体内的分布是不均匀的，所以外力去除后，各部分的弹性恢复也不会完全一样，这就使金属体内各部分之间产生相互平衡的内应力，即残余应力。残余应力降低零件的尺寸稳定性，增大应力腐蚀的倾向。

塑性变形各向异性

金属经冷态塑性变形后，晶粒内部出现滑移带或孪晶带。各晶粒还沿变形方向伸长和扭曲。当变形量很大（如70%或更大）而且是沿着一个方向时，晶粒内原子排列的位向趋向一致，同时金属内部存在的夹杂物也被沿变形方向拉长形成纤维组织，使金属产生各向异性。沿变形方向的强度、塑性和韧性都比横向的高。当金属在热态下变形，由于发生了再结晶，晶粒的取向会不同程度地偏离变形方向，但夹杂物拉长形成的纤维方向不变，金属仍有各向异性。

塑性变形再结晶和回复

经过冷变形的金属，如加热到一定温度并保持一定的时间，原子的激活能增加到足够的活动力时，便会出现新的晶核，并成长为新的晶粒，这种现象称为再结晶。经过再结晶处理后，冷变形引起的晶粒畸变以及由此引起的加工硬化、残余应力等都会完全消除。

再结晶温度

通常以经一小时保温完成再结晶的温度为金属的再结晶温度。各种金属的再结晶温度，按绝对温度(K)计大约相当于该金属熔点的40～50%。 低碳钢的再结晶温度约460℃。当变形程度较小时，在再结晶过程中，尤其是当温度偏高时，再结晶的晶粒特别粗大。因此如要晶粒细小，金属材料在再结晶处理前会有较大的变形量。

再结晶温度对金属材料的塑性加工非常重要。在再结晶温度以上进行的塑性加工和变形称为热加工和热变形；在再结晶温度以下进行的塑性加工和变形称为冷加工和冷变形。热变形时，金属材料在变形过程中不断地发生再结晶，不引起加工硬化，假如缓慢地冷却，也不出现内应力。

回复

冷变形后的金属，当加热到稍低于再结晶温度时，通过原子的扩散会减少晶体的缺陷，降低晶体的畸变能，从而减小内应力；但是不出现新的晶粒，金属仍保留加工硬化和各向异性，这就是金属的回复。这样的热处理称为去应力退火。

塑性变形变形量和塑性

塑性变形变形量的大小，常依变形方式的不同用不同的指标来表示。有的用坯料变形前后截面积的变化表示，有的用某一方向长度的变化表示，扭转时用转角的大小表示。镦粗和压缩的变形量在工程上常用压缩率表示。如坯料原始高

变形力 　在锻压过程中，坯料内部一般处于三向应力状态。开始塑性变形的应力不是由某一方向的应力单独确定的。用1、2、3代表坯料内任意一点单元体上三个相互垂直方向的主应力(图3) ，实验表明，如要这个单元体发生塑性变形，则三个主应力所引起的弹性畸变能应达到一定值。它的数学表达式为

式中Y为金属的变形抗力，由抗拉试验或抗压试验测定。上式表示金属坯料内任意一点开始塑性变形时三个方向主应力所应达到的条件，称为屈服准则。在锻压过程中，坯料内某些面上各点都会发生塑性变形，这时所加的外力称为变形力。

影响变形力P 的主要因素有4个，即

式中Y为金属的静载变形抗力，它与化学成分、温度、变形过程等有关。低碳钢的变形抗力低，高合金钢的变形抗力高；低温时变形抗力高，高温时变形抗力低；

室温下的退火金属在开始锻压时变形抗力低，经过变形产生加工硬化后变形抗力增高。A为锻件加力方向的横截面积。