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金属材料的性能是选择材料的主要依据。金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。使用性能是指金属零件在使用条件下金属材料表现出来的性能。金属材料的使用性能决定了它的使用范围。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。
金属在力、热、光、电等物理作用下所反映的特性为金属的物理性能，其主要物理性能指标见表 1。
表1 金属的物理性能
金属材料的化学性能是指金属材料在室温或高温条件下，抵抗各种腐蚀性介质对它进行化学侵蚀的一种能力。金属材料的化学性能，主要在于耐腐蚀性。金属材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。
化学腐蚀是金属与周围介质直接起化学作用的结果，它包括气体腐蚀和金属在非电解质中腐蚀两种腐蚀形式。其特点是腐蚀过程不产生电流，并且腐蚀产物沉积在金属表面上。如纯铁在水中或在高温下受蒸汽和气体的作用而引起的生锈现象，就是化学腐蚀的典型例子。
金属与酸、碱、盐等电解质溶液接触时发生作用而引起的腐蚀，称为电化学腐蚀。它的特点是腐蚀过程中有电流产生（即所谓微电池作用），其腐蚀产物（铁锈）不覆盖在作为阳极的金属表面上，而是在距离阳极金属的一定距离处。引起电化学腐蚀的原因，一般认为与金属的电极电位有关。电化学腐蚀的过程比化学腐蚀要复杂得多，其危害性也比较大。金属材料遭受到腐蚀破坏，大多属于这一类型的腐蚀。
表2 常见金属腐蚀类型
腐蚀率是指将试样置于试验介质中，经一定时间后测量其重量变化所求得的材料的全面腐蚀 （即均匀腐蚀）速度。腐蚀率可用单位时间、单位面积上的质量损失来表示，计算公式如下：
表3 金属材料耐腐蚀性能的分类及级别
材料的力学性能是指材料在不同环境（如温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。由于载荷施加的方式多种多样，而环境、介质的变化又十分复杂，所以金属在这些条件下所表现的行为就会大不相同，致使金属材料力学性能所研究的内容非常广泛，它已发展成为介于金属学和材料力学之间的一门边缘学科。因为金属构件的承载条件一般用各种力学参量 （如应力、应变和冲击能量等）来表示，因此，人们便将表征金属材料力学行为的力学参量的临界值或规定值称为金属材料力学性能指标，如强度指标、塑性指标和韧性指标等。金属的力学性能见表4。
表4 金属的力学性能
金属焊接性是金属材料本身对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下（包括焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数和结构形式等），能否获得优质焊接接头的难易 程度以及该接头能否在规定的使用条件下可靠运行。它包括两方面内容：一是焊接接头的接合性能，即在一定焊接工艺条件下，能否得到优质而无缺陷焊接接头的能力；一是使用性能，即焊接接头或焊后的整体构件能否满足技术要求所规定的各种使用条件。影响焊接性的因素很多，对钢铁材料而言，有选用的材料、结构及其接头的设计、工艺方法及其规范，接头服役的环境条件等因素。
焊接接头一般包括焊缝金属区、熔合线、热影响区几部分。热影响区系指焊缝两侧金属因焊接加热致使组织和性能发生变化的区域。热影响区组织性能的变化不仅取决于所受的热循环，而且还取决于母材的成分和原始状态，如图2所示。
图2 焊接热影响区的分布特征 1一熔合区；2一过热区；3一正火区；4一不完全重结晶区；5一母材；6-淬火区；7一部分淬火区；8一回火区
不易淬火钢是指在焊后自然冷却条件下不易形成马氏体的钢种，如普通低碳钢等。如图2所示，不易淬火钢的热影响区由熔合区、过热区、正火区和不完全结晶区四部分组成。
(1)熔合区。熔合区包括填充金属熔化区和半熔化区（即加热温度在液相线和固相线之间），半熔化区由于化学成分和组织性能有较大的不均匀性，其强度、韧性较差，应引起注意。
(2）过热区。受热温度一般在1100℃左右，该区晶粒开始急剧长大，冷却后会得到粗大的过热组织，也叫粗晶区。此区容易产生脆化和 引起裂纹。
(3)正火区（相变重结晶区）。受热温度在 Ac3以上到晶粒开始急剧长大的温度范围内，此区晶粒未显著长大，冷却后得到均匀而细小的珠光体和铁素体，相当于正火热处理组织，具有好的综合性能。
(4）不完全重结晶区。受热温度处于Ac1~Ac3之间，此区组织不均匀，晶粒大小不一，其力学性能不均匀。
以上四区是低碳钢、低合金钢热影响区的基本组织特征。但有些母材在焊前，经过冷轧或冷加工变形后，则会在处于受热温度接近 500℃-Ac1之间的范围内，金属发生再结晶过程，使加工硬化作用消失，强度下降，塑性、韧性提高。但对于有时效敏感性的钢，在 Ac1-300℃温度范围内，如时间稍长、极易发生应变时效，使此区脆化，因此，此区又叫时效脆化区，虽其金属组织无明显变化，但具有缺口敏感性，焊接时应注意。
易淬火钢是指在焊后空冷条件下容易淬火形成马氏 体等淬硬组织的钢种、如调质钢和 中碳钢等。
(1)完全淬火区。受热温度处于固相线到A,之间，此区由于晶粒长大，得到粗大的马氏体，如冷却速度不同，还可能出现马氏体和贝氏体混合组织。淬火组织容易产生脆性和裂纹。
(2）不完全淬火区。受热温度处于 Ac1-Ac3之间，相当于不完全重结晶区。随母材元素含量或冷却速度的不同，也可能出现贝氏体、索氏体、珠光体等混合组织。
(3)回火区。如母材在焊前是经过调质处理的钢材，还会存在一个回火软化区。如母材焊前调质回火温度为t1时，焊接过程中，当受热温度超过此回火温度 t1（且小于Ac1时），则发生过回火软化现象。如低于t1，其组织性能不变。
焊接裂纹可以通过肉眼或探伤手段发现。焊接裂纹的分类：如按裂纹产生的部位可分焊缝裂纹、熔合区裂纹、根部裂纹、焊趾裂纹、弧坑裂纹等；如按裂纹产生的机理可分热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹等。焊接裂纹是焊接接头中最严重的缺陷，在结构和设备部件中，都不允许存在。
表5 各种焊接裂纹分类表
参考文献：[1］阮於珍 ．核电厂材料 ［M]．北京：原子能出版社，2010.
在能源、化工设备、航空航天等工业领域中，很多机件和零部件是需要在高温高压条件下运行，材料在严苛条件下其力学性能与常温下是不同的，会发生塑性变形和断裂时效问题，随着服役温度和应力的不断升高，蠕变现象也会越来越明显，因此研究蠕变现象对高温服役下的设备器件具有重要意义。今天我们就来讲讲蠕变性能为何能成为选材和高温设备设计的重要指标，喜欢的朋友点赞收藏哦~
1、蠕变及蠕变断裂的定义
1）蠕变广义
2）蠕变狭义
3）蠕变断裂
由于蠕变变形导致的断裂。
2、蠕变的规律
蠕变可以发生在任何温度，在低温时蠕变效应不明显，可以不做考虑。研究表明金属材料产生蠕变的温度条件一般为0.3Tm以上，也就是约比温度大于0.3时，蠕变效应比较明显。由于不同材料有各自不同的熔点温度，因此不同材料的蠕变温度也各不相同。如碳钢超过300℃，合金钢超过400℃，需要考虑蠕变效应。
3、蠕变曲线
图1 典型蠕变曲线
蠕变曲线详解：
oa线段是试样加载后所引起的瞬时应变e0，又称起始应变。如果施加的应力超过金属材料在该温度下的弹性极限，则e0包括弹性应变和塑性应变两部分，起始应变不属于蠕变。从a点开始随时间增加而产生的应变属于蠕变，包括随 时间变化的塑性应变和随时间变化的弹性应变两部分。
蠕变曲线上任意一点的斜率表示该点的蠕变速率:
按照蠕变速率的变化，可将蠕变过程分为3个阶段：
2）第Ⅱ阶段为bc，为恒速蠕变阶段，随着时间的增长蠕变速度几乎保持不变，又称为稳定蠕变阶段，通常作为衡量材料蠕变抗力的依据，材料的最小蠕变速率就是指这一阶段的蠕变速度。
图2 蠕变加载过程阶段的载荷-伸长曲线
不是所有的蠕变曲线都有上述的三个阶段，只有在温度和应力适当的条件下能得到三个阶段特征明显的蠕变曲线。
不同材料在相同条件下，得到的蠕变曲线各不同，再恒定温度下改变应力或者在恒定应力下改变温度，蠕变曲线的变化如图3所示；
图3 应力和温度变化对蠕变曲线的影响
当应力较小或温度较低时，蠕变第Ⅱ阶段延长，甚至不出现第Ⅲ阶段；
当应力较大或温度较高时，蠕变第Ⅱ阶段缩短甚至消失，该试样会经过减速蠕变后很快进入第Ⅲ阶段而断裂。
此处延伸展示高分子材料的蠕变曲线，如图4所示。
图4 高分子材料蠕变曲线
同样高分子材料的蠕变曲线也分为三个阶段：
1）第Ⅰ阶段：AB段为可逆形变阶段，为普通的弹性变形，应力与应变成正比；
2）第Ⅱ阶段：BC段为推迟的弹性形变阶段，也是高弹性变形阶段；
3）第Ⅲ阶段：CD段为不可逆变形阶段，以较小的恒定应变速率产生变形，到后期产生颈缩发生蠕变断裂。
4、蠕变曲曲线数学表达式
式中：n-小于1的正数；
当t很小时，右边第一项起决定性作用，表示蠕变速度随时间增长而逐渐减小的过渡状态的第Ⅰ阶段蠕变；当t增大时，第二项项起主要作用，蠕变速度接近定值，它表示定常状态的第Ⅱ阶段蠕变。
5、蠕变性能的表征参量
针对高温下结构选材和设计的需要，蠕变性能采用蠕变极限来表征材料在高温长时载荷作用下的塑性变形抗力，同时采用延伸率A和断面收缩率Z作为断裂时的塑性指标。
蠕变极限是用来衡量蠕变抗力的一个重要参量。蠕变极限又可分为物理蠕变极限和条件蠕变极限。
1）物理蠕变极限
物理蠕变极限是蠕变速度等于零的最大应力，即产生蠕变和不产生蠕变的转折点的应力。
由于物理蠕变极限需要长时间，且测定蠕变速度接近于零的应力困难，在工程实际应用过程中是允许有蠕变变形的，所以物理蠕变极限在工程应用中意义不大。温度的高低、应力的大小、时间的长短、测试精度等因素都会显著地影响蠕变曲线的走势。因此，为了比较蠕变抗力的大小，工程上常采用条件蠕变极限这一指标来评定。
2）条件蠕变极限
工程上采用两种办法表征条件蠕变极限
蠕变速率表征条件蠕变极限
残余变形率表征蠕变极限
1、蠕变变形机理
蠕变变形主要由位错滑移 、晶界滑动和扩散三种机制来实现，在不同温度下三种机制对蠕变变形的贡献不同。
1）位错滑移蠕变
滑移在蠕变过程中是重要的变形方式，常温下，若滑移面上的位错运动受阻产生堆积，滑移便不能进行，只有在更大的切应力下才能使位错重新 增殖和运动。在高温下，位错可借助于热激活和空位扩散来克服某些短程障碍，从而使变形不断产生。
热激活能能的变形机理有多种，如螺位错的交滑移、刃位错的攀移、带割阶位错的运动等。通过螺位错的交滑移运动和刃位错的攀移，可使异号位错不断相消，而且也促进位错的重新组合和排列并形成亚晶界，这就是回复过程。高温下的回复过程主要是刃位错的攀移。图5所示为亚晶界形成示意图。
图5 亚晶界形成示意图
高温下，由于热激活，就有可能使滑移面上塞积的位错进行攀移，形成小角度亚晶界（即高温回复阶段的多边化），从而导致金属材料的软化，使滑移继续进行。虽然对蠕变有贡献的是位错的滑移，但其进行的速度则受攀移过程所控制。
2）晶界滑动蠕变
常温下晶界变形不明显，可以忽略；
高温下由于晶界强度降低，原子易扩散，形变量增大，促进蠕变；
晶界形变在高温条件下更显著，甚至占总蠕变变形量的一半。
晶界变形过程如图6所示，有A、B、C三个晶粒。
图6 晶界滑动和迁移示意图
若A,B晶粒边界产生滑动（见图a)，则在C晶粒内产生畸变区（图中影线区域），随后B,C晶粒边界便在垂直方向上向畸变能较高的C晶粒迁移（见图b)，从而使三晶粒的交会点由1点移到2点。由于C晶粒有畸变区，使A,B晶界继续沿原来方向滑动受到阻碍，此时，若A,C晶界产生滑动（见图c)，则进而使A,B晶界又在它的垂直方向进行迁移（见图d)，三晶粒交会点便由2点移到3点。
因此晶界变形是晶界滑动和迁移交替进行的过程。
3）扩散蠕变
扩散蠕变是在高温条件下空位和间隙原子的移动造成的如图7所示。是在金属接近熔点温度，应力较低的情况下产生的。
图7 晶粒内部扩散蠕变示意图
不受外力时，空位移动没有方向性，不显示塑性变形；
有外力如拉应力σ作用时，会出现较多空位，晶体内部形成一定的空位浓度；
空位沿实线向两侧流动，原子则沿虚线方向流动，晶体产生伸长的塑性变形，称为扩散蠕变。
2、蠕变的断裂机制
蠕变断裂主要是沿晶断裂。在裂纹成核和扩展过程中，晶界滑动引起的应力集中与空位扩散起着重要作用。
由于应力和温度的不同，裂纹成核有下述两种类型：
1）裂纹成核于三晶粒交会处
在高应力和较低温度下，晶粒交会处会由于晶界滑动造成应力集中而产生裂纹。图8所示为几种晶界滑动方式所对应的晶界交会处产生裂纹的示意图。这种由晶界滑动所造成的应力集中，若能被晶内变形（例如，在滑动晶界相对的晶粒内引起形变带）或晶界迁移能以畸变回复的方式使其松弛，则裂纹不易形成，或产生后也不易扩展至断裂。
图8 晶粒交会处因晶界滑动产生裂纹示意图
2）裂纹成核分散于晶界上
在较低应力和较高温度下，蠕变裂纹常分散在晶界各处，特别易产生在垂直于拉应力方向的晶界上。
这种裂纹成核的过程为：首先由于晶界滑动在晶界的台阶（如第二相质点或滑移带的交截）处受阻而形成空洞；同时，由于位错运动和交割产生的大量空位，为减少其表面能而向拉伸应力作用的晶界上迁移。当晶界上有空洞时，空洞便吸收空位而长大，形成裂纹。
3、两种变形理论对蠕变三阶段的描述
1）用裂纹的形核和扩展过程描述蠕变的三个阶段
图9 蠕变裂纹的形核和扩展过程示意图
蠕变初期晶界滑动影响下在三晶粒交会处形成裂纹核心或在晶界台阶处形成空洞核心；形成的裂纹核心达到一定的尺寸后，在应力和空位流同时作用下会在与拉应力垂直界面长大，形成洞形裂纹，为蠕变第Ⅱ阶段；洞形裂纹形成终止于两个相邻的三晶粒交汇处的“横向裂纹段”；相邻的“横向裂纹段”通过向倾斜晶界的扩展而形成“曲折裂纹”，裂纹尺寸迅速扩大，蠕变速度迅速增加进入到第Ⅲ阶段；蠕变第Ⅲ阶段后期，曲折裂纹进一步连接到临界尺寸产生蠕变断裂。
蠕变第I阶段：以晶内滑移和晶界滑动方式产生变形，在蠕变初期由于晶格畸变能较小，回复软化过程不太明显。这一阶段的形变强化效应超过回复软化效应，使蠕变速度不断降低。
蠕变第Ⅱ阶段，晶内变形以位错滑移和攀移方式交替进行，晶界变形以滑动和迁移方式 交替进行。
蠕变发展到第Ⅲ阶段，由于裂纹迅速扩展，蠕变速度加快。当裂纹达到临界尺寸便产生 蠕变断裂。
材料的蠕变性能收到金属内部组织结构、工艺因素和试验因素等多方面的影响。
1、金属内部组织结构的影响
1）晶粒强度：晶粒或基体的强度取决于原子间结合力的大小，而提高原子间结合力、使基体强化的方法之一是合金化。
2）晶界强度：提高晶界强度方法如下
采用纯净的炉料与变质剂，减少有害杂质；
加入使晶界原子扩散速度降低的合金元素；
采用热处理方法使晶粒粗化。
3）第二相的影响
第二相对蠕变有强烈影响。因此，对第二相一般有下列要求：
高度弥散而且均匀分布在晶粒内部，以及与基体共格的，点阵常数与基体相差很大的第二相，其强化效果最大，因为第二相会阻碍位错的移动。第二相的距离也有一个临界值，在临界值下强化效果最好。
扩散能力小，聚集能力差，成分稳定，结构复杂，在高温下长期工作而不起变化的第二相效果最好。
与固溶体没有互相转化反应，以及与固溶体间有结晶上的亲戚关系的第二相有着高的强化性。
第二相应该是两种以上，如果其中之一由于不稳定进行了聚集，结束了初阶段的强化，还可依靠成分变复杂或更稳定的其他第二相进行强化。
2、工艺因素的影响
1）热处理工艺的影响
工作温度较低时，回复和沉淀过程均不会产生，此时，最好的热处理是获得抗拉强度最高的组织状态，其蠕变抗力也高；
工作温度较高时，可能有回复和再结晶、相变和沉淀硬化过程的产生，此时热处理应获得稳定的组织状态。
2）冶炼工艺的影响
冶炼质量对强度的影响很深，如钢中冶炼质量不好，产生非金属夹杂增多进而导致产生裂纹、疏松、龟裂等问题，均影响强度。
耐热合金中冶炼质量对强度影响更敏感，对杂 质元素和气体含量的要求更严格。常有杂质除S,P外，还有Pb,Sn,As,Sb,Bi等，其含量即使只有十万分之几，也使其热强性大大降低，加工塑性变坏，如果镍基合金采用真空冶炼后Pb的含量由5x10-6降至2x10-6以下，其持久强度可增加一倍。因此，通过改善冶金工艺提高蠕变和持久强度的途径如下：
表面细晶粒、中心粗晶提高疲劳性能，即在铸造模套内部加细化晶粒的成核剂。
定向凝固。高温合金在长期工作的情况下，裂纹一般沿垂直于应力方向的横向晶界产生并沿晶断裂。定向结晶工艺就使柱状晶沿受力方向生长，消除横向晶界，从而大大提高 持久寿命。
3、试验因素的影响
温度对蠕变和持久强度有很大影响。蠕变本身是一个热激活的过程，可用状态方程表示为
式中ε-蠕变速率；A-常数；Q-蠕变激活能；R-气体常数；T-指定温度（K)。
实际上是应力的影响问题，若加载作用线和试样轴线不重合，则试样除受到拉应力外，还附加了弯曲应力。按试样承受的负荷及截面计算的应力往往小于试样表面的最大应力。Pemney和Ellison通过研究偏心率对蠕变的影响，了解到为保证蠕变数据具有较好的重复性，弯曲度应控制在5％以内。
参考文献：郭广平, 丁传富．航空材料力学性能检测 〔M]．北京：机械工业 出版社，2017.
金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。许多工程、设备选用金属材料时一般会以力学性能作为主要依据，因此选材时必须掌握力学性能的主要指标，今天我们先来解析金属的塑性及塑性变形。
一、塑性及塑性变形
定义：断裂前材料发生不可逆永久变形的能力称为塑性。常用的塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。一般也是通过拉伸试验测定。
1）断后伸长率
试样拉断后，标距的伸长量与原始标距的百分比称为断后伸长率，以δ表示。其计算公式为：
L0为试样原始标距长度，mm；L1为试样拉断后对接的标距长度，mm。工程上一般把δ≥5％的材料称为塑性材料,δ＜5％的材料称为脆性材料。
2）断面收缩率
断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比， 用符号Ψ表示。其数值按下式计算：
式中，S0为试样原始横截面积，mm2；S1为试样拉断后缩颈处最小横截面积，mm2。
总结：δ和Ψ数值越大，材料的塑性越好。塑性好的材料，不仅能顺利地进行轧制、锻压等成型工艺，而且在使用中万一超载，由于塑性好，能避免突然断裂。因此，大多数机械零件除要求有较高的强度外，还必须有一定的塑性。一般情况下，断后伸长率达 5％或断面收缩率达10％的材料，即可满足大多数零件的使用要求。
金属材料经过冶炼浇注后大多都要进行塑性加工，如下图所示的轧制、挤压、拉丝、锻造和冲压等。
图1 金属压力加工方法示意图
金属在承受压力加工时，不仅会改变金属的外形和尺寸，其内部组织和性能也会产生重要的影响，如果选择的加工工艺不当，金属的形变超过塑性值就会产生塑性变形。
首先金属在外力的作用下变形分为两种：
弹性变形
弹性变形是由于外力克服了原子间的作用力，使部分原子稍微偏离原来的平衡位置，当外力去除后，原子返回原来的平衡位置，金属恢复原来的形状，因此弹性变形是在外力作用 下的临时变形。金属的弹性变形对金属的组织和性能没有改变。
塑性变形
塑性变形是永久变形，成型加工是利用塑性变形来实现的。塑性变形过程比弹性变形过程复杂 ，变形后金属的组织及性能均发生了改变。
3.1 单晶体的塑性变形
一般工程用金属材料多为多晶体，其塑性变形与各个晶粒的变形有关，因此单晶体塑性变形是研究多晶体变形的基础。
单晶体受力后外力可分解为正应力和切应力如下图所示，在正应力作用下只产生弹性形变并直接过渡到脆性断裂，在切应力作用下会产生塑性变形。
图2 应力分解图
单晶体的塑性变形有滑移和孪生两种方式：
1）滑移
单晶体的塑性变形主要是以滑移的形式进行的，即晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动。如图3所示，当原子滑移到新的平衡位置就会产生微量的塑性形变，大量的滑移总和就形成金属在宏观上显示的塑性变形。
图3 单晶体的滑移变形
一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。
图4 三种典型的金属晶格滑移系
滑移系越多，金属越可能发生滑移，塑性相对应较好，一般来说，属于面心立方晶格的金属具有更好的塑性 （延展 性），如金、银、铜、铝等。这是由于面心立方晶格的金属，其原子排列较致密，滑移面之间的距离较大，在塑性变形时能参与滑移的滑移系较多。
2）孪生
孪生是指在切应力作用下，单晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面（孪晶面）及晶向（孪生方向）产生剪切变形，如图5所示。孪生变形只有在滑移很难进行的情况下才发生。孪生变形会在周围引起很大的畸变，因此产生的塑性变形量比滑移小得多，但孪生变形引起晶体位向改变，因而能促进滑移的产生。
图5 单晶体的孪生变形
密排六方晶格金属滑移系少，一般以孪生方式变形，体心立方晶格金属只在低温或冲击作用下发生孪生形变；面心立方晶格金属一般不发生孪生变形，但常会有孪晶存在。
3.2 多晶体的塑性变形
晶粒的细化是金属的一种非常重要的强韧化手段，工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化 。
3.3 合金的塑性变形
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
1）晶粒变形
金属发生塑性变形时，其内部晶粒的形状也发生了变化。通常晶粒沿变形方向被压扁或拉长，当变形量很大时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维状的组织， 称为纤维组织，如图6所示。
图6 塑性变形晶粒形状变化示意图
2）亚结构
金属产生塑性变形时，由于位错密度增加产生交互作用，局部堆积很多位错相互缠结且分布不均匀，使晶粒分化产生位向不同的小晶块，在晶粒内产生亚晶粒。
图7 金属经变形后的亚结构
3）产生形变织构
金属塑性变形到很大程度（70％以上）时 ，由于晶粒发生转动，使晶粒位向趋近一致，形成特殊的择优取向，多晶体金属形变后具有的这种择优取向的晶体结构，称为形变织构。
形变织构一般分为两种：
一种是丝织构：大多数晶粒的某个晶向平行于拉拔方向；
一种是板织构：大多数晶粒的某个晶面和晶向平行于轧制方向。
图8 形变织构示意图
用有形变织构的板材冲制筒形零件时，由于在不同方向上的力学性能差别很大，零件的边缘形变出现“制耳”，同时因变形不均，零件的壁厚和硬度也不均匀。形变织构形成后很难消除，工业生产中为了避免形变织构，零件较大的变形量往往分几次变形来完成，并进行中间退火。
1）加工硬化
塑性变形改变了金属内部的组织结构，引起金属力学性能变化。其显著的影响：随着变形程度的增大，金属的强度、硬度提高，而塑性和韧性明显下降，这种现象称为形变强化，也称加工硬化。
产生原因：
①变形量不断增加导致位错密度增加，又因为位错之间堆积和缠结，导致变形抗力增加。
②变形量增加，亚结构细化，空间密度增加。
加工硬化的实际意义：
①作为重要的强化手段，可用来提高金属材料的强度；
②能够将金属变形趋于均匀；
③金属具有较好的变形强化能力，能够保证零件和构件的工作安全性，也能防止短时超载引起断裂。
不利影响：
在冲压拉伸时，因为变形导致塑性下降，很难一次得到较深的筒形零件，需要多次进行，有的可能还需要中间退火处理来消除加工硬化。
2）产生残余应力
残余应力：除外力后残余留在金属内部的应力，由金属内部变形不均匀引起。
储存能：塑性变形中外力所做的功大部分转换为热，有一小部分以畸变能存在形变材料内部，这部分为储存能。具体表现方式为宏观残余应力、微观残余应力以及点阵畸变。
残余应力影响：残余应力的存在可能会降低工件的承载能力，导致工件的形状和尺寸发生改变、降低工件的耐腐蚀性。
金属加工后的残余应力通常可通过去应力退火消除。
3）金属的物理、化学性能改变
不仅改变金属的力学性能，也能改变金属的物理、化学性能，使金属电阻增大，导磁性和耐腐蚀性降低等。
参考文献：
[1] 林直义. 汽车材料技术[M]. 北京：机械工业出版社，2019.