第二章表面性質(zhì)與表面接觸

1、校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net2表面性質(zhì)與表面接觸2.1金屬表面形貌2.1.1表面形貌2.1.2表面粗糙度2.1.3表面粗糙度的測(cè)量2.2表面吸附與表面氧化2.2.1金屬表面性質(zhì)2.2.2表面吸附2.2.3表面氧化2.3表面張力與接觸角2.3.1表面張力2.3.2接觸角2.4表面特征與接觸面積2.4.1表面特征2.4.2接觸面積2.5表面塑性粗糙化2.5.1金屬變形與表面粗糙化2.5.2潤(rùn)滑條件下金屬變形表面粗糙化校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net 2表面性質(zhì)與表面接觸Th

2、ePropertyofSurfaceandSurfaceContact由摩擦的起因是由兩和互接觸表面的相対運(yùn)動(dòng)，因此表而性質(zhì)和表面接觸狀況必然會(huì)影響到接觸表面間的摩擦。從基本的摩擦學(xué)說可知，無(wú)論接觸表面是光滑的,還是粗糙的，摩擦總是存在，而其人小與接觸表而狀況有關(guān)。就材料成形過程而言，工件表面一般比工模具表而粗糙，接觸時(shí)發(fā)生塑性變形，同時(shí)兩表面間還存在潤(rùn)滑劑，這樣導(dǎo)致成形過程中的摩擦、磨損和潤(rùn)滑問題與表面性質(zhì)和接觸表面狀況密切相關(guān)。金屬表面形貌MetalsSurfaceTopography2i.i表面形貌SurfaceTopography任何表而都不可能是絕對(duì)光滑的，即使在宏觀看來似乎很光滑，

3、但是在顯微鏡卜觀察仍然是非常粗糙的。從微觀上看，金屬表而是由連續(xù)凹凸不平的峰和谷組成。圖2-1為金屬三維表面形貌。很明顯金屬表面凹凸不平，而且表面紋理還具有方向性。從圖2-1側(cè)面可以看到沿X和y方向剖而輪廓圖。圖2-1金屬表面顯微形貌金屬的表面形貌是指其兒何形狀的詳細(xì)圖形，尤其是著重研究表而微凸體(Aspeity)高度的變化。按照凹凸不平的兒何特征和形成原因，實(shí)際的金屬表而形貌由形狀偏差、波度偏差和表面粗糙度組成,如圖22所示。表而形狀偏差表而形狀偏差是實(shí)際表而形狀與理想表面形狀的宏觀偏差。平面的形狀公差由直線度和平而度確定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1182-1996)規(guī)定了形狀和位置公差。波紋偏差

4、波紋偏差又稱波紋度，是被加工金屬表而周期性出現(xiàn)的兒何形狀誤差，通常用波距與波高表示。表面粗糙度表面粗糙度又稱微觀表面粗糙度，是指表面微觀兒何形狀誤差。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/tl31-1993規(guī)定了表而粗糙度的代號(hào)、符號(hào)及其標(biāo)注方法。形狀偏差一表面粗糙度2.1.2表面粗糙度SurfaceRoughness決定表而靡擦學(xué)特征的還主耍是表而粗糙度。表而粗糙度的實(shí)質(zhì)就是表而微凸體的高度與分布。有時(shí)表面形貌又稱表面粗糙度，或表面光潔度(SurfaceFinish)o由微凸體在表面上分布的不規(guī)則性，因此表面粗糙度的測(cè)鼠方法也不同，一般用在給定長(zhǎng)度上微凸體的數(shù)目和波高來表征表而粗糙度，其中有關(guān)主要參數(shù)代表的物理意義

5、如卜：Rz十點(diǎn)平均高度(TenPointHeightofIrregula門ties)；Ra中線平均值(MeanHeightofPiofileIrregularities)；&均方根值(RootMeanSquareDeviationoftliePiofiles)；Ry輪廓最人高度(MaximumHeightoftheRofiles):Rp輪廓最人峰值(MaximunHeightofProfilePeak):R屏侖廓最人谷深(MaximumDepthofProfileValley):Sm輪廓不平度間距(MeanSpacingofthePiofileIiregulanties)；S輪廓凸峰間距(Me

6、anSpacingofLocalPeaksoftheProfiles)；Rz十點(diǎn)平均高度念指在給定長(zhǎng)度內(nèi)的五個(gè)最人輪廓峰高和五個(gè)最人輪廓谷深的平均值之和，即：R,55X1=1K-+X1=15(2-1)Ra中線平均值用一條中線將輪廓分成上卜相等的兩部分，見圖2-3,Ra是中線對(duì)表而輪廓的算術(shù)平均值。中線平均值的計(jì)算公式為：校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net # #校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net (2-2)若輪廓線可

7、以用曲線f(x)表示，則有:(2-3)&=弐軻式中中線為起點(diǎn)的微凸體高度；口一測(cè)最長(zhǎng)度內(nèi)微凸體數(shù)目；L一測(cè)最長(zhǎng)度。直均方根值3)同樣是一條中線將輪廓分成上下相等的兩部分，乩是中線對(duì)表面輪廓的均方根值，即:(2-4)或者，寫成(2-5)其實(shí)，表面粗糙度分布具有統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，式(2二)可以進(jìn)一步寫成:式中忌一各高度區(qū)間相同高度的數(shù)目；刃一各高度區(qū)間高度值；P】一各高度區(qū)間出現(xiàn)的概率；e（y）輪廓高度分布的概率密度。yiPJ“弟咔(刃(2_6)=n同樣，式（24）可以寫成1-=XytPt1=1若表而粗糙度服從正態(tài)分布，則有根據(jù)正態(tài)分布可以進(jìn)一步導(dǎo)出:R=125&0971(2-7)(2-8)(2-9)C

8、-10)但是，上述方法也只能表示表而輪廓線在垂直方向上各微凸體的高度偏差，其中，Rz方法簡(jiǎn)單實(shí)用，測(cè)最方便，Ra較為全面、準(zhǔn)確，而&便J：計(jì)算分析。但是上述方法都并不能說明微凸體的形狀、丿、小及分布情況等特征，也不能表明輪廓線波浪的疏密程度以及是否有一定的規(guī)律性等問題。表2-1列舉了一些常見的金屬機(jī)械加工及塑性加工所能達(dá)到的表面粗糙度。表2-1機(jī)械加工及塑性加工所能達(dá)到的表面粗糙度機(jī)械加工表而粗糙度/um塑性加工表而粗糙度/nm車外園（精）0.1-16熱軋6.0車端面（精）0.4-16模鍛1.6磨平面0.025-0.4擠壓0.4研磨0.012-0.2冷軋0.2拋光0.01-1.62.1.3表面

9、粗糙度的測(cè)量Measuring表面粗糙度的測(cè)起通常用顯微鏡和表面輪廓儀，其中，表面輪廓儀不僅可以測(cè)最全部16個(gè)表面參數(shù)，I何且還可以得到表而輪廓的圖形。表2二為常用的表面粗糙度測(cè)帚儀器及測(cè)量范圍。表22常用的表面粗糙度測(cè)量?jī)x器及測(cè)量范圍。測(cè)量?jī)x器分辨率/um橫向縱向光學(xué)顯微鏡0.250.250.18-0.35干涉顯微鏡0.250.025反射電子顯微鏡0.0050.005表而輪廓儀1.35-1.50.0050.25圖2-4為使用表而輪廓儀測(cè)晟的不銹鋼板表而輪廓圖形，表2-3為該表而粗糙度各參數(shù)測(cè)最結(jié)果。圖2-4使用表面輪廓儀測(cè)量的不銹鋼板表面輪廓圖形$S1.22120.32520.40681.9

10、965167400.97678.2949480297表2-3不銹鋼板表面粗糙度參數(shù)（Um）SurfaraMapTxy90ObliquePLot-1.57140.256mm0.344mm00002.04750.000校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net #校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net 表面吸附與表面氧化SurfaceAdsorptionandSurfaceOxidation金屬表面性質(zhì)TheMetaPsproper

11、ty金屬及其合金都是由原子或分子組成的，金屬的性能不但取決J：其組成的原子的本性和原子結(jié)合鍵的類型，而且述取決J：原子的排列方式。固態(tài)金屬的規(guī)則排列的原子稱為晶體結(jié)構(gòu)，其基本排列形式有體心立方晶格、而心立方晶格和密排六方晶格等三種，如表2-4所示。體心立方晶格的金屬有鐵(a-Fe)、鉆(6)、鉗(Mo)、鉤(W)、饑(V)等。面心立方晶格的金屬有鐵(?-Fe)銅(Cu)、鋁(Al)、銀(Ni)、鉛(Pb)等。密排六方晶格的金屬存鎂飽)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、彼(Be)等。表24金屬晶體結(jié)構(gòu)與滑移系淆移面滑移方向6x2=124x3=12晶格體心立加ft格面心立方咼格密并大方品格1x3=3滑移系

12、Mg、Zn、Cd、aTi晶格缺陷實(shí)際上金屬的晶體結(jié)構(gòu)并非理論上的單晶體按照一定的規(guī)律整齊地排列，晶體結(jié)構(gòu)中存在著許多不同類型的缺陷，影響金屬的表面性質(zhì)。晶體缺陷主要有點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷。在晶體中原子脫離原平衡位置而進(jìn)入晶格間隙中，致使其原來的位置空著成為空位。跑出的原子擠入晶格間隙破壞了原子的有序排列,形成多余的間隙原子。其中以雜質(zhì)原子比較常見，雜質(zhì)原子也可以取代金屬原子而占據(jù)晶體結(jié)點(diǎn)位置，成為替換原子?？瘴?、間隙原子和替換原子都會(huì)影響晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致畸變發(fā)生，產(chǎn)生點(diǎn)缺陷。線缺陷就是指晶體中的位錯(cuò)。位錯(cuò)破壞了原子的有序排列，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)可以使晶體產(chǎn)生彈性畸變和塑性變形。位錯(cuò)的產(chǎn)生使金屬表面

13、生成微孔隙，當(dāng)孔隙凝聚就產(chǎn)生和平行的裂紋,當(dāng)裂紋生長(zhǎng)到極限長(zhǎng)度時(shí)，材料表面可能岀現(xiàn)剝落。當(dāng)位錯(cuò)密度隨變形程度増加時(shí)，許多位錯(cuò)相互作用導(dǎo)致材料加工碘化。晶體結(jié)構(gòu)變化晶體結(jié)構(gòu)的變化也可以改變金屬表面摩擦學(xué)特性。例如元素鉆在加熱時(shí)晶體結(jié)構(gòu)從常溫的密排六方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц瘢Σ料禂?shù)也相應(yīng)增人。另外在外力的作用卜，表層反復(fù)變形，溫度也發(fā)生改變，變形區(qū)的晶體結(jié)構(gòu)與材料結(jié)構(gòu)在不斷變化，導(dǎo)致相互作用的表面性質(zhì)發(fā)生改變。表面吸附SurfaceAdsorption由固體表面具有較人的表面張力，因此在成形過程中形成的晶格歪扭、缺陷和加工碾化使表而原子處不穩(wěn)定或不飽和狀態(tài)。另外，材料成形過程中產(chǎn)生人覺新表面，新

14、表面上的原子由于失去平衡而使其能最高材料本體，較高的能最使表面貝有較高的活性，力圖獲得更多的原子，也即容易發(fā)生物理和化學(xué)吸附。根據(jù)吸附膜的性質(zhì)不同，可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是發(fā)生在氣體與固體表面接觸時(shí)由分子間的作用力(范德華力)而產(chǎn)生的吸附，其特征是不改變吸附層的分子結(jié)構(gòu)或電子分布，所以吸附能力較弱。當(dāng)溫度升高時(shí)易發(fā)生解吸?；瘜W(xué)吸附是指接觸面上分子間產(chǎn)生了電子交換，或電子對(duì)偏移，電子的分布發(fā)生改變而形成化學(xué)結(jié)合力，但結(jié)合能比物理吸附要高，在較高溫度才會(huì)發(fā)生解吸。金屬表面對(duì)不同氣體的化學(xué)吸附有一定的選擇性。一些金屬對(duì)某種氣體可產(chǎn)生化學(xué)吸附，而對(duì)另種氣體不產(chǎn)生化學(xué)吸附。為此，在摩擦副的選

15、配與不同介質(zhì)中工作時(shí)應(yīng)該注意。例如，表2-5中鐵(Fe)幾乎對(duì)所有氣體都能發(fā)生化學(xué)吸附,而鋅(Zn)、錫(Sn)和鉛(Pb)等対氧有化學(xué)吸附。對(duì)氧不起化學(xué)吸附的金屬只有金(Au)。表25化學(xué)吸附的選擇性金屬氣體0-n3h2coC3H4c2h3W,Ta,Mo,TiZr,FeCa,Ba+Ni,Pt,Rn,Pd,+-+Cu,Al+-+Zn,Cd,Sn,Pb,Ag+-Au-+“+”發(fā)生化學(xué)吸附；不發(fā)生化學(xué)吸附表面氧化SurfaceOxidation金屬表面氧化屬化學(xué)吸附性質(zhì)，從表2-5中可以看到，除金(Au)外，氧刈所有金屬都能形成化學(xué)吸附，因此，在金屬成形過程中新生表面一口裸露，很快就與大氣中的氧發(fā)

16、生化學(xué)吸附，即化學(xué)反應(yīng)。隨著氧化膜厚度的增加，氧化速度取決J：氧向金屬表面內(nèi)層的擴(kuò)散速度。一般認(rèn)為，由/氧化物與金屬本體的晶格常數(shù)不同，將妨礙氧繼續(xù)向金屬內(nèi)部擴(kuò)散。氧化膜的出現(xiàn)是金屬表面吸附了氧原子、水分子和二氧化碳后發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,尤其是當(dāng)氧的濃度與金屬表面的溫度較高時(shí)，很容易在金屬表而產(chǎn)生氧化物而形成氧化膜。因此摩擦可以使金屬表面的氧化明顯加劇。圖2-5為鋼表面在不同條件卜氧化膜生成厚度與時(shí)間的關(guān)系曲線。很明顯塑性變形時(shí)生成氧化膜厚度比未變形表而低溫氧化膜厚度增加約200倍。(一乙翌魚刃卜護(hù)芒杯校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料

17、學(xué)院孫建林Sun-jl263net # #圖2-5鋼表面氧化膜生成厚度與時(shí)間的關(guān)系曲線。（1-未變形表面上低溫氧化膜；2塑性變形表面上氧化膜）因?yàn)檠趸ぷ柚沽私饘俦矶苯优c外界接觸，金屬氧化膜的存在能防止金屬的進(jìn)一步氧化。例如:鐵因外界溫度不同可形成三種穩(wěn)定的氧化物,FeO、Fg和Fe2O3,見圖2-6.當(dāng)溫度低J570C時(shí),FeO是不穩(wěn)定的，將轉(zhuǎn)變成Fe3O4,這時(shí)氧化物主要有兩層，外層的Fe3O3和內(nèi)層的Fe3O4:溫度高J570C時(shí)，由外向內(nèi)出現(xiàn)Fe、Fe3O4和FeO三層氧化物。FesOq較堅(jiān)硬，成形過程中將起磨粒作用，使摩擦和磨損加劇，但在高溫時(shí)FeO具有減摩潤(rùn)滑作用。當(dāng)氧化膜較薄時(shí)

18、其強(qiáng)度較高，能夠防止接觸表面的粘結(jié)，但是隨著氧化膜的厚度增加，使其強(qiáng)度降低，在摩擦磨損過程中易脫落形成磨粒，這將增加摩擦和加劇磨損。Fe23Fe3C)4FeO校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net # #校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net # #圖2-6鐵氧化膜示意圖校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net # 2.3表面張力與接觸角Su

19、rfaceTensionandContactAngle表面張力SurfaceTension液體表面的分子受到指向液體內(nèi)部的拉力作用，如果把液體內(nèi)分子由內(nèi)部移向表面就必須克服這種拉力做功。這樣，位r液體表面的分子比液體內(nèi)分子貝有較人的勢(shì)能。把液體表而全部分子貝有的勢(shì)能總和稱為表而能。表而能是內(nèi)能的一種形式，液面分子在指向液內(nèi)引力作用卜，有從表而進(jìn)入內(nèi)部的趨勢(shì)，因U液體將盡可能地縮小表面面積。使液面自動(dòng)收縮的能力稱為表面張力。表2-6列出了兒種液體和潤(rùn)滑油的表而張力。表26幾種液體和潤(rùn)滑油的表面張力(209,lON/m)液體和油表而張力液體和油表面張力水72.88正乙烷18.43乙醇22.50正庚

20、烷20.14丙酮23.32正辛烷21.62乙齪17.10丙酸26.69苯28.88丁酸26.51甲苯28.52辛酸27.53氯仿27.13油酸32.50四氯化碳26.66棉子油35.40液體石蠟33.10篦麻油39.0013.2接觸角ContactAngle固體的表面能可以通過與液體接觸時(shí)其形狀的改變而推斷，當(dāng)固體表面上的液體、氣體三者表面的自由能平衡時(shí),見圖27有(a)心90(b)(K90校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net # #校公共選修課摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net校公共選修課

21、摩擦學(xué)講稿，材料學(xué)院孫建林Sun-jl263net 圖27固一液接觸接觸角(2-11)0=cos1+6.gcos&=嘰(2-12)式中匕一固體的表面張力:4.1一固一液界面的界面張力；。覽一液體的表面張力；“一接觸角。當(dāng)衣90。時(shí)，固體表面能夠被液體潤(rùn)濕；當(dāng)90。時(shí)固體表面不能夠被潤(rùn)濕。為此，可用接觸角3表示液體対固體表而的潤(rùn)濕程度。根據(jù)式（2-12）可知：液體的表面張力越小，接觸角0就越小，固體表面就容易被液體表而潤(rùn)濕。一般認(rèn)為，液體的表而張力小固體的表面張力即可潤(rùn)濕固體表面。2.4表面特征與接觸面積SurfaceCharacteristicsandAreaofContact表面特征Surf

22、aceCharacteristics宏觀地研究接觸表面并不能充分解釋許多摩擦磨損現(xiàn)彖，只有從界面的微觀分析才能深刻地分析與認(rèn)識(shí)這些現(xiàn)彖，因?yàn)椋海?）表面粗糙度：工模具和工件的表而是由許多微小的峰和谷組成的，其范圍、大小、間距及方向性對(duì)摩擦磨損、潤(rùn)滑油膜的形成、儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑的數(shù)駅以及維持潤(rùn)滑油膜厚度都有重要影響。（2）工模貝性質(zhì)與熱處理影響表面狀況：工模具材料一般為多相組織，各部分碘度不同，硬的抗磨質(zhì)點(diǎn)（一般為中間金屬化合物）被埋藏在延展性好的基體中。在摩擦磨損時(shí)，堅(jiān)硬相比基體耐磨，在磨損后表而容易形成凸峰。此外，工模具經(jīng)熱處理提高耐磨性后，有時(shí)會(huì)因擴(kuò)散使合金元素在表面聚集或分散，這樣也會(huì)影響表面

23、的摩擦磨損狀況。（3）工件變形與表面狀況：由工件在預(yù)先加工過程中的摩擦和變形不均勻，或者加工硬化，可能使工件表面層發(fā)生劇烈變形，此時(shí)產(chǎn)生的變形與摩擦熱也將使工件表層組織發(fā)生變化，從而影響工件表面顯微形貌。（4）接觸表而并不能始終保持純金屬表面：由發(fā)生塑性變形，工件表面不斷更新，同時(shí)接觸表而常常覆蓋有反應(yīng)物（如氧化膜、吸附膜、污垢膜、潤(rùn)滑膜等）也都會(huì)改變表面形貌和特征。接觸面積AreaofContact工模貝與工件表面無(wú)論被加工得多么光滑，從微觀角度講都是粗糙的，工件表面尤為不平。因此，當(dāng)兩個(gè)物體相接觸時(shí)，其接觸而積不可能是整個(gè)外觀面積。正如F.P鮑登教授1950年在英國(guó)廣播公司（BBC）講話所

24、比喻的那樣，“把兩個(gè)固體放在一起，就象把瑞士倒過來放在澳丿、利亞上面，它們的直接接觸而積是很少的。從三維觀點(diǎn)觀察，表面僅僅在微凸體頂部發(fā)生真正接觸，其余存在著100A或更人的間隙，實(shí)際的或真正的接觸面積只占總而積的極小部分，因此可以把接觸面積分為：圖2-8接觸表面示意圖表觀接觸而積(ApparentAreaofContact),或名義接觸面積(NominalAi*eaofContact)：是指由兩物體宏觀界面的邊界來定義的接觸面積，以凡表示，A=axba表觀接觸面積只與表而幾何形狀有關(guān)。輪廓接觸而積(ContourAreaofContact)：是指由物體接觸表面上實(shí)際接觸點(diǎn)所圈成的而積，以凡表

25、示，如圖2-7中虛線圍成的面積Z和。實(shí)際接觸而積(RealAreaofContact)：是指在輪廓面積內(nèi)各實(shí)際接觸部分微小面積Z和，也是接觸副Z間直接傳遞接觸壓力的各面積Z和，又稱真實(shí)接觸面積，以4表示，如圖2-8中小黑點(diǎn)而積Z和。由J：表面凹凸不平，實(shí)際接觸面積是很小的，一般只占表觀接觸面積的001%-1%,但是，當(dāng)接觸表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際接觸面積對(duì)摩擦和磨損起決定作用。同輪廓接觸面積一樣，實(shí)際接觸面積不僅與表面幾何形狀有關(guān)，而且還與載荷有關(guān)。在載荷作用卜,互和接觸的表而微凸體首先發(fā)生彈性變形，此時(shí)實(shí)際接觸而積與接觸點(diǎn)的數(shù)目、載荷成正比。當(dāng)載荷繼續(xù)増加，達(dá)到軟材料的屈服極限時(shí)，微凸體發(fā)生

26、塑性變形，實(shí)際接觸面積迅速擴(kuò)人，此時(shí)有，Ar=(2-13)式中Fn法向載荷；6一軟材料的屈服強(qiáng)度。2.5表面塑性粗糙化SurfaceRougheninPlasticDeformation金屬變形與表面粗糙化MetalDeformationandSurfaceRoughening金屬多晶體由許多位向不同的晶粒組成，變形時(shí)存在晶內(nèi)變形和晶界變形兩種形式。晶內(nèi)變形的主要機(jī)制是滑移和李生，晶界變形的重要方式是晶粒Z間的相互滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。金屬塑性變形的主要機(jī)制就是滑移，是指晶體在外力作用卜，晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向和刈丁晶體的另一部分發(fā)生和対移動(dòng)或切變，其結(jié)果在金屬的表面出現(xiàn)一系列的滑移臺(tái)階，這就

27、是在適當(dāng)?shù)臈l件卜在金屬表而上所能觀察到的滑移帶或滑移線現(xiàn)彖。金屬的宏觀塑性變形就是許許多多的位錯(cuò)在多個(gè)滑移系上同時(shí)協(xié)調(diào)作用的結(jié)果。由交叉滑移、多滑移使位錯(cuò)相互交割，使運(yùn)動(dòng)阻力増人，因此，塑性變形的結(jié)果，使得在坯料或制品表面產(chǎn)生塑性粗糙化現(xiàn)彖。如金屬板沖壓成形時(shí)，若金屬晶粒比較人，沖壓件表面會(huì)呈現(xiàn)凹凸不平，即所謂的“桔皮”現(xiàn)彖；又如粗晶粒金屬擠壓件表面變粗糙，甚至出現(xiàn)微裂紋。金屬在塑性變形時(shí)表面產(chǎn)生粗糙化現(xiàn)彖的原因與金屬的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)密切和關(guān)。采用不同晶格類型與不同晶粒度的金屬試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，給予不同延伸變形，然后測(cè)屋自由表面上的粗糙度。實(shí)驗(yàn)結(jié)呆表明，它們之間存在如卜關(guān)系：R=asd（2-14）如考慮金屬變形前的原有粗糙度Ro,則有R=RQ+ad（2-15）式中一變形程度；d晶粒直徑：a比例系數(shù)，反應(yīng)了晶體結(jié)構(gòu)異向性的影響。其中，密排六方：a=084-1.15；面心立方a=0.400.50；體心立方a0.23o由式（2-15）可見，金屬的性質(zhì)、組織狀態(tài)以及變形程度都會(huì)直接影響表而粗糙化的程度，圖2-9中示出了不同熱軋鋼板制作的拉伸