金属(jīnshǔ)力学性能及其他性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能两方面。使用性能是指金属材料在使用条件下所表现(biǎoxiàn)出来的性能，它包括力学性能、物理和化学性能；工艺性能是指制造过程中材料适应加工的性能。金属材料的力学性能亦称机械性能，指金属材料在外力作用(wàilìzuòyònɡ)下表现出来的性能，包括弹性、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度、蠕变和磨损等。外力即载荷，其形式如图所示。8．1金属(jīnshǔ)的应力与应变1．拉伸(lāshēn)变形的几个阶段2．强度(qiángdù)3．塑性(sùxìng)弯曲(wānqū)的应力与应变剪切的应力(yìnglì)与应变试样(shìyànɡ)受剪情况及压式剪切器（a）受剪情况；（b）压式剪切器扭转的应力(yìnglì)与应变扭转(niǔzhuǎn)性能8．2弹性(tánxìng)性能8.3金属(jīnshǔ)单晶体的塑性形变1.滑移(huáyí)特征2）滑移(huáyí)系一个滑移面与其上的一个滑移方向组成一个滑移系。金属晶体中的滑移系愈多，滑移时可能选择的空间(kōngjiān)取向愈多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好，而密排六方晶格金属由于滑移系数目少，塑性较差。三种常见晶格的滑移系3）滑移的临界(línjiè)分切应力当滑移开始时，上页公式(gōngshì)中的τ达到临界值τc。这时在宏观上金属开始屈服，P/F应当等于σs，将其代入上页公式(gōngshì)，即得式中:τc称为金属晶体的临界分切应力；称为取向因子或施密特（Schmid）因子，取向因子大的称软取向；取向因子小的称硬取向。4）金属晶体在滑移(huáyí)时的转动在拉伸时金属晶体发生(fāshēng)转动的机制示意图2．滑移(huáyí)机理位错的运动(yùndòng)实质上是原子的运动(yùndòng)，它不是整个滑移面上全部原子一齐移动，而是通过位错中原子的逐一递进（像接力赛跑一样），将位错中心由一个平衡位置转移到另一个平衡位置而进行的。通过位错的逐步滑移比整体滑移所需的临界切应力要小得多。正是位错运动(yùndòng)的这一特点，使金属晶体具有良好的塑性变形能力。面心立方晶体是由一系列（111）面沿着[111]方向按照ABCABCA…的规律堆垛而成的。在有切应力作用时，若晶体内局部区域的（111）晶面沿着[]方向（即图中的ABˊ方向）产生一个切动距离为[]的均匀(jūnyún)切变，即可得到如图所示的情况。在孪生变形中，已发生均匀切变的那部分(bùfen)晶体称为孪晶（或孪晶带），均匀切变区与未切变区的分界面（即二者的镜面对称面）称为孪晶界。发生均匀切变的晶面称为孪生面，在图中为（111）面；孪生面切动的方向则称为孪生方向，在图中为[]晶向。在孪生变形中，对应于一定类型的晶体结构有着固定的切变面（孪生面）与切变方向（孪生方向），诸切变面切变移动的距离互不相等，也不是切变方向原子间距的整数倍，而是正比于晶面与孪晶界的距离。8.4金属(jīnshǔ)多晶体的塑性变形由于晶界的阻碍和邻近不同位向晶粒的相互制约和协调作用，多晶体的塑性变形抗力通常比单晶体的要高，对具有(jùyǒu)密排六方结构的锌尤为显著。2.多晶体变形(biànxíng)的不均匀性8.5合金(héjīn)的塑性变形（1）溶质(róngzhì)原子的浓度越高，强化作用越大。（2）溶质(róngzhì)原子与基体金属(溶剂)的原子尺寸相差越大，强化作用越大。（3）形成间隙固溶体的合金元素一般要比形成置换固溶体的合金元素的强化效果大。固溶强化的主要原因是溶质原子与位错的弹性交互作用，阻碍了位错的运动。由于溶质原子的溶入造成了点阵畸变，其应力场将与位错的应力场发生(fāshēng)弹性交互作用，结果使溶质原子趋于聚集在位错的周围，好像形成了一个溶质原子“气团”，称为柯氏气团。柯氏气团对位错有“钉扎”作用，为使位错挣脱“气团”而运动就必须施加更大的外力，因此固溶体合金的塑性变形抗力要比纯金属大。（1）如果(rúguǒ)硬而脆的第二相呈连续的网状分布在塑性相的晶界上，合金的塑性将大大下降，而且脆性相数量愈多，网越连续，合金的塑性就越差。甚至强度也随之下降。例如，过共析纲中网状二次Fe3C及高速纲中的骨骼状一次碳化物皆使纲的脆性增加，强度、塑性降低。（2）如果(rúguǒ)脆性的第二相呈片状或层状分布在晶内，如铁碳合金中的珠光体组织。这种分布不致使纲脆化,而且由于铁素体的变形受到阻碍，位错的移动被限制在碳化物片层之间的很短距离之内,增加了继续变形的阻力,故提高了合