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金屬材料的工藝性能有哪些？（二）

閱讀：23發(fā)布時間：2024-12-16

金屬材料的工藝性能有哪些？（二）

　　在鑄造、鍛壓、焊接、熱加工等加工前后過程中，一般還要進行不同類型的熱處理，
因此一個由金屬材料制得的零件其加工過程十分復雜。工藝性能直接影響零件加工后的質(zhì)
量，是選材和制定零件加工工藝路線時應當考慮的因素之一。

3. 焊接性能

　　焊接是連接金屬的一種方法。金屬材料對焊接加工的適應性稱焊接性。也就是在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。評價焊接性的指標有兩個：一是焊接接頭產(chǎn)生缺陷的傾向性；二是焊接接頭的使用可靠性。在機械工業(yè)中，焊接的主要對象是鋼材。碳質(zhì)量分數(shù)(含碳量)是焊接性好壞的主要因素。低碳鋼和含碳量低于0.18%的合金鋼有較好的焊接性能，碳質(zhì)量分數(shù)大于0.45%的碳鋼和碳質(zhì)量分數(shù)大于0.35%的合金鋼的焊接性能較差。含碳量和合金元素含量越高，焊接性能越差。

　　低碳鋼的焊接性*好，各種焊接方法都可獲得優(yōu)良的焊接接頭。中高碳鋼隨含碳量的增加，焊接性變壞，通常需要采取焊前預熱和焊后熱處理等措施。對于厚板或更高含碳量的構(gòu)件，焊接前需在150℃~200℃或250℃~400℃之間預熱。奧氏體不銹鋼具有良好的可焊性，但如果焊接材料選用不當或焊接工藝不正確時，會產(chǎn)生晶間腐蝕、熱裂紋和氣泡等缺陷。鐵素體不銹鋼焊接時，易在熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，為此應采取焊前預熱方法，用焊后加熱到730℃~840℃，并在空氣中冷卻的方法，以消除殘余應力，避免開裂。值得注意的是，鐵素體不銹鋼在焊接過程中的加熱、冷卻要盡量避免在430℃~480℃之間停留，以抑制475℃脆性產(chǎn)生。另外銅合金和鋁合金的焊接性能都較差。銅焊件容易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷，并在焊接時產(chǎn)生應力，變形大，所以焊接工藝較復雜，應注意操作方法。鋁及鋁合金焊接工藝復雜，必須正確選擇焊接方法，控制焊接規(guī)范參數(shù)并采取相應的工藝措施。鈦及鈦合金焊接時易產(chǎn)生裂紋，在焊接過程中由于氧、氮、氫、碳易與鈦產(chǎn)生有害元素，使其性能顯著下降。所以在焊接時必須對焊接區(qū)域采取有效的保護措施，防止有害元素的侵入。鈦及其合金可用氬弧焊、等離子弧焊和真空電子束焊等焊接方法。

4. 切削加工性能

　　工件材料進行切削加工時的難易程度稱為材料的可切削性或切削加工性。不同的工件材料，加工的難易程度也不相同。如切削銅、鋁等有色金屬時，切削力小，切削很輕快；切削碳鋼就比合金鋼容易些；切削不銹鋼和耐熱合金等困難就很大，刀具磨損也比較嚴重。切削加工性能一般用切削后的表面質(zhì)量(以表面粗糙度高低衡量)和刀具壽命來表示。影響切削加工性的因素很多，主要有材料的化學成分、組織、硬度、韌性、導熱性和形變硬化等。此外，切削刀具的幾何形狀、耐磨性、切削速度等因素也影響切削加工性。因此，評價材料的切削加工性能是比較復雜的。金屬材料具有適當?shù)挠捕?170HBS~230HBS)和足夠的脆性時切削加工性良好。改變鋼的化學成分(如加入少量鉛、磷等元素)和進行適當?shù)臒崽幚?如低碳鋼進行正火，高碳鋼進行球化退火)可提高鋼的切削加工性。

　　碳素鋼的強度、硬度隨含碳量的增加而提高，而塑性、韌性則降低。低碳鋼的塑性和韌性較高，高碳鋼的強度和硬度較高，都給切削加工帶來一定困難。中碳鋼的強度、硬度、塑性和韌性都在高碳鋼與低碳鋼之間，故切削加工性較好。

　　對了鋼中加入硫、鋁等元素對改善切削加工性是有利的。所以一般易切削鋼常含有這類元素，不過這類元素會略降低鋼的強度。

　　鋼中加入鉻、鎳、鎢、鉬、釩等合金元素時，強度和硬度都提高，使切削加工困難。耐熱鋼、不銹鋼等切削加工困難的主要原因就是合金元素含量較高所致。

　　鑄鐵的切削加工性取決于游離石墨的多少。因此，凡是能促進石墨化的元素，如硅、鋁等都能改善鑄鐵的切削加工性；反之，凡是阻礙石墨化的元素，如錳、硫、磷等，都會降低其切削加工性。

　　相同成分的材料，當其顯微組織不同時，其力學性能也不同，因而切削加工性就有差別。對碳素鋼和合金鋼來說，不同的顯微組織，其切削加工性不同。按其切削加工性下降順序排列，顯微組織順序為珠光體、索氏體、馬氏體。球狀珠光體的切削加工性較片狀和針狀珠光體的好。

5. 熱處理工藝性能

　　熱處理工藝性能反映鋼熱處理的難易程度和產(chǎn)生熱處理缺陷的傾向，主要包括淬透性、回火穩(wěn)定性、回火脆性及氧化脫碳傾向性和淬火變形開裂傾向性等。其中主要考慮其淬透性，即鋼接受淬火的能力。含錳、鉻、鎳等合金元素的合金鋼淬透性比較好，碳鋼的淬透性較差。鋁合金的熱處理要求較嚴，它進行固溶處理時加熱溫度離熔點很近，溫度的波動必須保持在±5℃以內(nèi)。銅合金只有幾種可以用熱處理強化。

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