機械性質
塑性變形(plastic deformation)
把金屬湯匙彎一點點,它會彈回;彎得很多,它就維持彎的形狀。這種維持彎折、不再回復的改變就是塑性變形。與彈性拉伸(原子只是傾斜再彈回)不同,塑性變形把原子永久重排到新的鄰居旁,所以即使放手,形狀改變也留了下來。
它在應力超過降伏強度後開始,也正是我們能塑造金屬的根本原因——彎折、輥軋、鍛造、沖壓與抽線,全都仰賴讓金屬塑性流動而不開裂。在金屬內部,它主要靠滑移發生:一層層原子沿最密堆積面相互滑動,由稱為差排的線缺陷的滑行所帶動。想像搬動一張又大又重的地毯,不是一次拖動整張,而是推一個小皺褶橫越它——地毯最後移了位,卻省了大量的力。差排對原子做的正是同一件事,這也是為何真實金屬降伏起來比無瑕晶體容易 10 到 100 倍。
隨著塑性變形進行,金屬通常變得更強更硬但延性變差(加工硬化),因為差排增生、纏結,彼此卡住。這確實有用——冷輥軋能使板材變硬——但有極限:持續變形,金屬終究耗盡延性而開裂。注意日常說的塑膠材料與此無關;這裡的「塑性」只是指可永久塑形。
鐵匠把熱鐵鎚打成馬蹄鐵,或沖床把平板沖壓成車門,都是刻意把金屬推過降伏點,使它流動並保持新形狀。
塑性變形是靠差排滑移的永久形狀改變——所有金屬成形的基礎。
「更強」幾乎總是指「差排更難移動」,而這通常犧牲延性。完美晶體會比任何真實金屬強得多——真實金屬之所以弱,正是因為差排太容易滑行。
又称
另见