[科普中国]-形变织构

简介

金属经冷拔或者冷轧等加工变形时，不同位相的晶粒随着变形程度的增加，在进行滑移的同时其滑移系还发生转动。当变形达到一定程度后，各晶粒的取向基本一致，此过程称为择优取向。多晶体金属形变后具有择优取向的晶体结构，称为形变织构。

金属在塑性变形时，晶体的滑移面和滑移方向都要向主形变方向转动，是滑移层逐渐向与拉力轴平行。由于各个晶粒的某些相同的滑移系（指数相同的晶面和晶向），在形变量较大时，都逐渐趋向与拉力轴平行，也就是说，原来是任意取向各个晶粒在空间取向上呈现一定程度的规律性，这就形成了晶体的择优取向，这种组织状态称为形变织构。

形变织构的意义及其表示方法虽然单晶体是各向异性的，但杂乱取向的多晶体材料是各向同性的，而织构却使多晶体的各向同性遭到破坏，表现出各向异性。具有织构的金属板，如果用于冷冲圆杯，则冷冲过程中会出现“制耳”，为了消除这种不均匀变形，就需要增加工序，且多消耗材料，甚至会产生废品。因此在这种情况下就要求避免织构。与此相反，织构却可以提高冷轧硅钢片的导磁性，在生产上就需要加以利用。因此从理论上解决如何获得和防止织构乃是生产的需要。

织构可以分为丝织构和板织构两类。

丝织构：各晶粒只有某一晶向趋于排列一致。

板织构：各晶粒有某一晶面趋于相互平行，而且在此晶面上的某一晶向也趋于一致。

金属的不同织构的形成与加工方法有关，如拔丝、挤压等一般容易形成丝织构，而轧制得到的一般是板织构。形成织构时的取向关系与金属晶体结构有关。1

形变织构的形成为了更好地利用或消除金属材料的各向异性，显然研究形变织构和再结晶结构的形成规律是非常重要的。

如同金属单晶体塑性变形时会发生晶体转动一样，多晶体塑性变形时，各个晶粒同样会发生转动。由于晶体转动是按一定的趋势进行的，故当塑性变形量增加时，多晶体中原来为任意取向的各晶粒会逐渐地调整共取向，使金属材料变为具有某种择优取向的多晶体组织。这种因塑性变形而形成的择优取向的多晶体组织就叫形变织构。

影响形变织构类型的因素很多。它包含变形条件（变形方式．应力状态、变形的温速度和变形程度、润滑条件等）、材料的基本性质（点阵类型、化学键性质、层错能、原始织构和晶粒大小等）以及合金化特点（合金元素的性质、浓度、相状态）等。由此可见，各种具体的塑性变形过程中所形成的形变织构类型的分析及其控制，显然是非常复杂的问题。2

塑性变形对金属组织性能影响单晶体在塑性变形时滑移面相对于拉伸轴进行旋转。多晶体金属塑性变形时，各晶粒的滑移面也发生旋转，随变形量增大，各晶粒的同类滑移面倾向于一个共同的取向之上，呈现择优取向的结构，称此种结构为形变织构。形变织构内取向一致程度取决于加工变形方法（轧制或拉拔）、变形量、变形温度及材料本质和原始状态（原始取向）。通常将形变织构因其变形方式分为丝织构（拉拔丝材）和板织构（轧制板材），其形成过程如下图所示。

形变织构的取向以一个或两个主要取向（理想取向）为标志，下图为常见的三类晶体织构。

其中方向指数为与拉拔或轧制方向平行的晶轴，晶面指数为与轧制面平行的晶面。

从变形程度上讲，形变织构产生于深度单向变形的情况下，而且用退火方法不能消除；退火之后变为退火织构。择优取向之后的定向性与单晶体比较还是很差的。但是，择优取向仍然多晶体表现出各向异性性质，对冲压成型性有一定影响。