金属弹性,金属塑性,金属强度
从前，在奴目纵览不象今大通过电说很容易补到满足}}}}t}}侯，人们在年市和集市上不仅
可以观看到少年女郎的技巧表演和魔术师的魔术表演，而且也可以看到大力士在倾刻之间便
把铁链挣断、把蹄铁弄碎或把一束金属棒折弯的情景。有时候表演者会拿出一叠钞票，说是
哪个观众能把那束折弯了的金属棒当中的一根再扳直，这叠钞票就给这位观众。有一个人自
信他的力气很大，但他无论怎样地使劲，也未能成功地把这束金属棒中的任何一根扳直，最
后只落得一阵哄笑。一般来说大家都没有注意，那位表演者虽然能把这束金属棒折弯，但却
再也不能把它们扳直。要把它们再扳直只有在不公开的场合下进行，因为在扳直之前先要把
这些金属棒进行缎烧，使它们软化退火。扳直之后再进行第二次退火，然后这束金属棒又可
在下次表演时使用。通过折弯以及扳直时的冷变形，金属被硬化了，而且变形最厉害的地方
硬化得也最厉害。年市上的角力士就是利用了金属的这种效应。他们是把软化退火后的金属
棒折弯，而那位勇敢的观众只能试着扳直已经变形而硬化了的金属棒，当然非得失败不可。
尽管人类用金属锻造各种形状的器物的历史已有六千年之久，而且对锻造过程中出现的
伴生现象，如硬化，非常熟悉，但直到几十年前，人们还不知道金属在变形后其内部到底发
生了什么变化，我们可以利用一个简单的模型来形象地说明一种金属在变形过程中发生的情
况。我们知道，金属是结晶体，因此内部原子是规则排列的。晶体内部原子的排列也就是金-
属离子，就象士兵排着纵横队列一样。尽管原子的结构很复杂，我们仍可以把它假想为弹性
球体。这样，我们就完全能够用这个模型来非常清楚地解释金属的变形和硬化。
一片薄薄的金属片，如一片刮脸刀片，可以变弯，松开后它便弹回去，恢复它本来形
状，几乎不留下一点变形的痕迹，就是说刀片呈现弹性。一根铜丝的情况就不一样了。如果
把它弄弯，即使去掉作用力，它仍然弯着，就是说铜有塑性。一种材料是表现出弹性还是IM
性，这要取决于多方面的原因。经淬火的钢制成的刀片不可能有塑性变形，要是过分地弯它
就会断裂。一根冷拔铜丝在轻微负荷下表现出弹性，而比较用力地弯曲它就会表现出塑性，
超越一定程度的塑性变形就也会出现断裂，而这一定程度的塑性变形取决于先前的冷拔硬化
状况。
现在回到我们的模型.七来，并解答金属在变形后内部发生了什么变化这个问题。处于未
受力状态的原始立方体晶格里的理想的原于排列，在弹性应力作用下，如通过弯曲，就会发
生变化。如果去掉应力，原子就回到它们原来的位置。当产生持久变形时，就意味着在我们
这个模型中这一半原子与另一半原子之间发生了滑移，滑移出一个或更多个原子间隔0金属
物理学家算过，用上述方式使横断面为一平方厘米的纯净铁的晶体之间产生滑移，大约iN要
840。牛顿的力。实际上10牛顿就够了。肯定是我们的模型不完善，它所反映的实际情况错
了，一定是缺了什么东西，但缺的是什么呢?
英国金属物理学家N. F.摩特做过一个鲜明的比较。妥移动一块铺开在地板上的大地
毯有两种基本方法。或者人们抓住它的一边，把它整个拉到指定的地方，或者把它叠起来小
心地用力推到预定的地点。第二种方法要比第一种方法省力得多。在金属晶体里虽然没有
‘折叠”，但存在着不符合理想结构的排列，在这种排列中存在着所谓的位错。在塑性变形时，
此位错就穿过晶休。在这种情况下，21,了不需妥同时在整个滑移面上变换位置，而是依次相
继变换位置。显然，这与推动折叠起来的地毯的情况是相类似的。事实上在使一个实际的晶
体发生变形所需的力跟在完整无缺陷的理想晶体情况下理论上所要求的力比较起来更小得
多，这是可以理解的。
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