金屬彈性,金屬塑性,金屬強度
從前，在奴目縱覽不象今大通過電說很容易補到滿足}}}}t}}侯，人們在年市和集市上不僅
可以觀看到少年女郎的技巧表演和魔術(shù)師的魔術(shù)表演，而且也可以看到大力士在傾刻之間便
把鐵鏈掙斷、把蹄鐵弄碎或把一束金屬棒折彎的情景。有時候表演者會拿出一疊鈔票，說是
哪個觀眾能把那束折彎了的金屬棒當(dāng)中的一根再扳直，這疊鈔票就給這位觀眾。有一個人自
信他的力氣很大，但他無論怎樣地使勁，也未能成功地把這束金屬棒中的任何一根扳直，最
后只落得一陣哄笑。一般來說大家都沒有注意，那位表演者雖然能把這束金屬棒折彎，但卻
再也不能把它們扳直。要把它們再扳直只有在不公開的場合下進行，因為在扳直之前先要把
這些金屬棒進行緞燒，使它們軟化退火。扳直之后再進行第二次退火，然后這束金屬棒又可
在下次表演時使用。通過折彎以及扳直時的冷變形，金屬被硬化了，而且變形最厲害的地方
硬化得也最厲害。年市上的角力士就是利用了金屬的這種效應(yīng)。他們是把軟化退火后的金屬
棒折彎，而那位勇敢的觀眾只能試著扳直已經(jīng)變形而硬化了的金屬棒，當(dāng)然非得失敗不可。
盡管人類用金屬鍛造各種形狀的器物的歷史已有六千年之久，而且對鍛造過程中出現(xiàn)的
伴生現(xiàn)象，如硬化，非常熟悉，但直到幾十年前，人們還不知道金屬在變形后其內(nèi)部到底發(fā)
生了什么變化，我們可以利用一個簡單的模型來形象地說明一種金屬在變形過程中發(fā)生的情
況。我們知道，金屬是結(jié)晶體，因此內(nèi)部原子是規(guī)則排列的。晶體內(nèi)部原子的排列也就是金-
屬離子，就象士兵排著縱橫隊列一樣。盡管原子的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，我們?nèi)钥梢园阉傧霝閺椥?br />
球體。這樣，我們就完全能夠用這個模型來非常清楚地解釋金屬的變形和硬化。
一片薄薄的金屬片，如一片刮臉刀片，可以變彎，松開后它便彈回去，恢復(fù)它本來形
狀，幾乎不留下一點變形的痕跡，就是說刀片呈現(xiàn)彈性。一根銅絲的情況就不一樣了。如果
把它弄彎，即使去掉作用力，它仍然彎著，就是說銅有塑性。一種材料是表現(xiàn)出彈性還是IM
性，這要取決于多方面的原因。經(jīng)淬火的鋼制成的刀片不可能有塑性變形，要是過分地彎它
就會斷裂。一根冷拔銅絲在輕微負荷下表現(xiàn)出彈性，而比較用力地彎曲它就會表現(xiàn)出塑性，
超越一定程度的塑性變形就也會出現(xiàn)斷裂，而這一定程度的塑性變形取決于先前的冷拔硬化
狀況。
現(xiàn)在回到我們的模型.七來，并解答金屬在變形后內(nèi)部發(fā)生了什么變化這個問題。處于未
受力狀態(tài)的原始立方體晶格里的理想的原于排列，在彈性應(yīng)力作用下，如通過彎曲，就會發(fā)
生變化。如果去掉應(yīng)力，原子就回到它們原來的位置。當(dāng)產(chǎn)生持久變形時，就意味著在我們
這個模型中這一半原子與另一半原子之間發(fā)生了滑移，滑移出一個或更多個原子間隔0金屬
物理學(xué)家算過，用上述方式使橫斷面為一平方厘米的純凈鐵的晶體之間產(chǎn)生滑移，大約iN要
840。牛頓的力。實際上10牛頓就夠了。肯定是我們的模型不完善，它所反映的實際情況錯
了，一定是缺了什么東西，但缺的是什么呢?
英國金屬物理學(xué)家N. F.摩特做過一個鮮明的比較。妥移動一塊鋪開在地板上的大地
毯有兩種基本方法?；蛘呷藗冏プ∷囊贿叄阉麄€拉到指定的地方，或者把它疊起來小
心地用力推到預(yù)定的地點。第二種方法要比第一種方法省力得多。在金屬晶體里雖然沒有
‘折疊”，但存在著不符合理想結(jié)構(gòu)的排列，在這種排列中存在著所謂的位錯。在塑性變形時，
此位錯就穿過晶休。在這種情況下，21,了不需妥同時在整個滑移面上變換位置，而是依次相
繼變換位置。顯然，這與推動折疊起來的地毯的情況是相類似的。事實上在使一個實際的晶
體發(fā)生變形所需的力跟在完整無缺陷的理想晶體情況下理論上所要求的力比較起來更小得
多，這是可以理解的。
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