金属材料的工艺性能有哪些？（二）

金属材料的工艺性能有哪些？（二）

　　在铸造、锻压、焊接、热加工等加工前后过程中，一般还要进行不同类型的热处理，
因此一个由金属材料制得的零件其加工过程十分复杂。工艺性能直接影响零件加工后的质
量，是选材和制定零件加工工艺路线时应当考虑的因素之一。

3. 焊接性能

　　焊接是连接金属的一种方法。金属材料对焊接加工的适应性称焊接性。也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。评价焊接性的指标有两个：一是焊接接头产生缺陷的倾向性；二是焊接接头的使用可靠性。在机械工业中，焊接的主要对象是钢材。碳质量分数(含碳量)是焊接性好坏的主要因素。低碳钢和含碳量低于0.18%的合金钢有较好的焊接性能，碳质量分数大于0.45%的碳钢和碳质量分数大于0.35%的合金钢的焊接性能较差。含碳量和合金元素含量越高，焊接性能越差。

　　低碳钢的焊接性*好，各种焊接方法都可获得优良的焊接接头。中高碳钢随含碳量的增加，焊接性变坏，通常需要采取焊前预热和焊后热处理等措施。对于厚板或更高含碳量的构件，焊接前需在150℃~200℃或250℃~400℃之间预热。奥氏体不锈钢具有良好的可焊性，但如果焊接材料选用不当或焊接工艺不正确时，会产生晶间腐蚀、热裂纹和气泡等缺陷。铁素体不锈钢焊接时，易在热影响区产生裂纹，为此应采取焊前预热方法，用焊后加热到730℃~840℃，并在空气中冷却的方法，以消除残余应力，避免开裂。值得注意的是，铁素体不锈钢在焊接过程中的加热、冷却要尽量避免在430℃~480℃之间停留，以抑制475℃脆性产生。另外铜合金和铝合金的焊接性能都较差。铜焊件容易产生裂纹、气孔等缺陷，并在焊接时产生应力，变形大，所以焊接工艺较复杂，应注意操作方法。铝及铝合金焊接工艺复杂，必须正确选择焊接方法，控制焊接规范参数并采取相应的工艺措施。钛及钛合金焊接时易产生裂纹，在焊接过程中由于氧、氮、氢、碳易与钛产生有害元素，使其性能显著下降。所以在焊接时必须对焊接区域采取有效的保护措施，防止有害元素的侵入。钛及其合金可用氩弧焊、等离子弧焊和真空电子束焊等焊接方法。

4. 切削加工性能

　　工件材料进行切削加工时的难易程度称为材料的可切削性或切削加工性。不同的工件材料，加工的难易程度也不相同。如切削铜、铝等有色金属时，切削力小，切削很轻快；切削碳钢就比合金钢容易些；切削不锈钢和耐热合金等困难就很大，刀具磨损也比较严重。切削加工性能一般用切削后的表面质量(以表面粗糙度高低衡量)和刀具寿命来表示。影响切削加工性的因素很多，主要有材料的化学成分、组织、硬度、韧性、导热性和形变硬化等。此外，切削刀具的几何形状、耐磨性、切削速度等因素也影响切削加工性。因此，评价材料的切削加工性能是比较复杂的。金属材料具有适当的硬度(170HBS~230HBS)和足够的脆性时切削加工性良好。改变钢的化学成分(如加入少量铅、磷等元素)和进行适当的热处理(如低碳钢进行正火，高碳钢进行球化退火)可提高钢的切削加工性。

　　碳素钢的强度、硬度随含碳量的增加而提高，而塑性、韧性则降低。低碳钢的塑性和韧性较高，高碳钢的强度和硬度较高，都给切削加工带来一定困难。中碳钢的强度、硬度、塑性和韧性都在高碳钢与低碳钢之间，故切削加工性较好。

　　对了钢中加入硫、铝等元素对改善切削加工性是有利的。所以一般易切削钢常含有这类元素，不过这类元素会略降低钢的强度。

　　钢中加入铬、镍、钨、钼、钒等合金元素时，强度和硬度都提高，使切削加工困难。耐热钢、不锈钢等切削加工困难的主要原因就是合金元素含量较高所致。

　　铸铁的切削加工性取决于游离石墨的多少。因此，凡是能促进石墨化的元素，如硅、铝等都能改善铸铁的切削加工性；反之，凡是阻碍石墨化的元素，如锰、硫、磷等，都会降低其切削加工性。

　　相同成分的材料，当其显微组织不同时，其力学性能也不同，因而切削加工性就有差别。对碳素钢和合金钢来说，不同的显微组织，其切削加工性不同。按其切削加工性下降顺序排列，显微组织顺序为珠光体、索氏体、马氏体。球状珠光体的切削加工性较片状和针状珠光体的好。

5. 热处理工艺性能

　　热处理工艺性能反映钢热处理的难易程度和产生热处理缺陷的倾向，主要包括淬透性、回火稳定性、回火脆性及氧化脱碳倾向性和淬火变形开裂倾向性等。其中主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。含锰、铬、镍等合金元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性较差。铝合金的热处理要求较严，它进行固溶处理时加热温度离熔点很近，温度的波动必须保持在±5℃以内。铜合金只有几种可以用热处理强化。