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技術(shù)文章

金屬材料的工藝性能有哪些？（二）

閱讀：113發(fā)布時(shí)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(guò)程中，一般還要進(jìn)行不同類(lèi)型的熱處理，
因此一個(gè)由金屬材料制得的零件其加工過(guò)程十分復(fù)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(shí)應(yīng)當(dāng)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(duì)焊接加工的適應(yīng)性稱(chēng)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(píng)價(jià)焊接性的指標(biāo)有兩個(gè)：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(jī)械工業(yè)中，焊接的主要對(duì)象是鋼材。碳質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)大于0.45%的碳鋼和碳質(zhì)量分?jǐn)?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(yù)熱和焊后熱處理等措施。對(duì)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(yù)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(dāng)或焊接工藝不正確時(shí)，會(huì)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(shí)，易在熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，為此應(yīng)采取焊前預(yù)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(yīng)力，避免開(kāi)裂。值得注意的是，鐵素體不銹鋼在焊接過(guò)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(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，變形大，所以焊接工藝較復(fù)雜，應(yīng)注意操作方法。鋁及鋁合金焊接工藝復(fù)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(yīng)的工藝措施。鈦及鈦合金焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋，在焊接過(guò)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(shí)必須對(duì)焊接區(qū)域采取有效的保護(hù)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(jìn)行切削加工時(shí)的難易程度稱(chēng)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(shí)，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(yán)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(lái)表示。影響切削加工性的因素很多，主要有材料的化學(xué)成分、組織、硬度、韌性、導(dǎo)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(píng)價(jià)材料的切削加工性能是比較復(fù)雜的。金屬材料具有適當(dāng)?shù)挠捕?170HBS~230HBS)和足夠的脆性時(shí)切削加工性良好。改變鋼的化學(xué)成分(如加入少量鉛、磷等元素)和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?如低碳鋼進(jìn)行正火，高碳鋼進(jìn)行球化退火)可提高鋼的切削加工性。

　　碳素鋼的強(qiáng)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(qiáng)度和硬度較高，都給切削加工帶來(lái)一定困難。中碳鋼的強(qiáng)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(duì)了鋼中加入硫、鋁等元素對(duì)改善切削加工性是有利的。所以一般易切削鋼常含有這類(lèi)元素，不過(guò)這類(lèi)元素會(huì)略降低鋼的強(qiáng)度。

　　鋼中加入鉻、鎳、鎢、鉬、釩等合金元素時(shí)，強(qiáng)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(jìn)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(huì)降低其切削加工性。

　　相同成分的材料，當(dāng)其顯微組織不同時(shí)，其力學(xué)性能也不同，因而切削加工性就有差別。對(duì)碳素鋼和合金鋼來(lái)說(shuō)，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?yàn)橹楣怏w、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(kāi)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(yán)，它進(jìn)行固溶處理時(shí)加熱溫度離熔點(diǎn)很近，溫度的波動(dòng)必須保持在±5℃以?xún)?nèi)。銅合金只有幾種可以用熱處理強(qiáng)化。

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