金属材料的加工工艺性能
第一章2金属材料的性能特点
四、切削加工性能 用切削后的表面粗糙度 和刀具寿命来表示。
切削加工
金属材料具有适当的硬度(170 HBS～230 HBS) 和足够的脆性时切削性良好。 改变钢的化学成分(加少量铅、磷)和进行适当 的热处理(低碳钢正火，高碳钢球化退火)可提高钢 的切削加工性能。 铜有良好的切削加工性能。
五、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性, 即钢接受淬火的能力。 含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透 性比较好, 碳钢的淬透性较差。
断后伸长率
A
A
11.3
δ5 δ10
ψ
%
%
断面收缩率
Z
三、硬度 硬度：材料抵抗另一硬物体压入其内的能力。 即材料受压时抵抗局部塑性变形的能力。 1、布氏硬度 一定直径的硬质合金球（或钢球）在一定载 荷作用下压入试样表面。测量压痕直径, 计算硬 度值。 用钢球压头时硬度 用HBS表示 用硬质合金球时硬 度用HBW表示
布氏硬度计
布氏硬度计的使用
2、洛氏硬度 采用金刚石压头(或硬质合金球压头)， 加预载荷F0 ，压入深度h0 。再加主载荷F1 。 卸去主载荷F1，测量其残余压入深度h。 用h与h0之差△h来计算洛氏硬度值。 硬度直接从硬度计表盘上读得。 根据压头的种类和 总载荷的大小洛氏硬度常 用表示方式有: HRA、HRB、HRC
金属材料的强度与其化学成分和工艺有 密切关系。 纯金属的抗拉强度较低； 合金的抗拉强度较高。 纯铜抗拉强度： 60MPa 铜合金抗拉强度：600MPa～700MPa 纯铝抗拉强度： 40MPa 铝合金抗拉强度：400MPa～600MPa
退火状态的三种铁碳合金： 碳质量分数0.2%，抗拉强度为350MPa 碳质量分数0.4%，抗拉强度为500MPa 碳质量分数0.6%，抗拉强度为700MPa
金属材料的性能和加工工艺
金属材料的性能和加工工艺金属材料是广泛应用于制造行业的一类材料，其性能和加工工艺的研究和掌握对于制造业的发展至关重要。
本文将从金属材料的性能和加工工艺两个方面入手，探讨其相关问题。
一、金属材料的性能金属材料的性能包括热力学性能、物理性能和化学性能等方面。
其中，热力学性能指的是金属材料在热力学条件下的性质，如热膨胀系数、熔点、凝固温度等；物理性能则指的是金属材料在物理条件下的性质，如弹性模量、导电性、磁性等；化学性能则指的是金属材料在化学条件下的性质，如耐腐蚀性、氧化性等。
这些性能决定了金属材料的使用范围和作用效果。
以铝材料为例，其热力学性能表现为优良的导热性和热膨胀性，因此广泛应用于建筑和汽车制造行业；其物理性能表现为轻质、坚固、易加工，因此也被广泛应用于航空航天和电子行业；其化学性能表现为耐腐蚀性强，可以在海水和酸雾等腐蚀环境中长期使用。
二、金属材料的加工工艺金属材料的加工工艺包括铸造、锻造、轧制、拉拔、冲压、深孔加工等多种方式。
每一种加工工艺都有其特定的应用范围和加工效果。
铸造是一种常见的金属成型工艺，适用于生产各种大型、复杂形状的铸件，如汽车发动机缸体、船舶螺旋桨等。
锻造则是利用材料的塑性变形来制造各种金属件，其优点在于可以提高材料的强度和耐用性。
轧制和拉拔是常用的金属板材和线材成型工艺，可以生产各种规格的金属板、管、线和条等产品。
冲压则是应用于生产大批量的金属件的一种高效率工艺，如汽车身板、家具金属部件等。
对于不同的金属材料和加工对象，选择合适的加工工艺可以最大限度地保持材料性能和提高产品质量。
三、金属材料的加工应用金属材料的加工应用广泛，包括建筑、制造业、医疗、电子、航空航天等多个领域。
其中，建筑和制造业是金属材料的主要应用领域，例如在建筑中，常用的铝型材、不锈钢材料、钢材等可以用于窗户、门、墙板、屋顶、栏杆等部件制造中，这些部件具有耐风、耐水、耐火和耐腐蚀等特性。
在制造业中，金属材料被用于生产汽车、机械、船舶、航空器、卫星等多种产品，其中不锈钢、铝合金、钢等材料都有其主要应用场景。
1.2 金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能
金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能黄丰讲师表示某种材料单位体积的质量。
材料由固态转变为液态时的熔化温度。
材料传导热量的能力。
材料传导电流的能力。
材料随温度变化体积发生膨胀或收缩的特性。
（1）密度（2）熔点（3）导热性（4）导电性 （5）热膨胀性包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
物理性能在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀的能力。
化学性能 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸汽等化学介质腐蚀破坏作用的能力。
材料抵抗氧化作用的能力。
金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
（1）耐腐蚀性 （2）抗氧化性（3）化学稳定性工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。
工艺性能的好坏直接影响零件的加工质量和生产成本，所以也是选材和制定零件加工工艺必须考虑的因素之一。
工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
铸造性能主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩及偏析倾向等。
锻造性能主要是指金属进行锻造时，其塑性的好坏和变形抗力的大小。
塑性高、变形抗力小，则锻造性能好。
是材料对各种加工工艺的适应能力。
工艺性能焊接性能主要是指在一定焊接工艺条件下，零部件获得优质焊接接头的难易程度。
焊接性能受到材料本身特性和工艺条件的影响。
工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
切削加工性能主要是指工件材料接受切削加工的难易程度。
热处理工艺性能包括淬透性、热应力倾向、加热和冷却过程中裂纹形成倾向等。
谢谢观看。
金属材料及加工工艺
金属材料及加工工艺金属材料是一种常见的建筑材料和工程材料，具有良好的机械性能和导电性能。
一般而言，金属材料可以分为铁、铝、铜、锡、镍、铅、锌等不同的种类。
作为一种建筑材料，金属具有高强度、耐蚀、耐久性等优点，因此被广泛应用于各种建筑结构、桥梁、工业设备等领域。
而在工程材料中，金属被用于制造机械零件、电气元件、汽车零部件等。
金属的加工工艺主要包括锻造、冲压、铸造和焊接等。
锻造是一种通过将金属加热至高温后进行锻打而得到所需形状的工艺。
冲压则是将金属板材通过冲压模具进行挤压、拉伸或剪切等加工过程。
铸造是用熔化的金属倒入预先制备好的模具中，待金属冷却并凝固后，即可得到所需形状。
焊接是将两个或多个金属零件通过熔融或压合等方法连接在一起的工艺。
在金属材料的加工过程中，常常需要通过热处理来改变金属材料的性能。
热处理包括退火、淬火、调质等方法，通过控制金属的加热温度和冷却速率来改变金属的晶体结构和硬度等性能。
总的来说，金属材料及其加工工艺在工程和建筑领域中具有广泛应用。
通过选择合适的金属材料和加工工艺，可以得到满足不同需求的金属产品，并为各个领域的发展提供支持和保障。
金属是一种具有良好机械性能和导电性能的重要材料，广泛应用于建筑、工程和制造等领域。
不同类型的金属材料具有不同的特性和用途，如铁、铝、铜、锡、镍、铅、锌等。
对于不同的需要，我们可以选择适合的金属材料来满足要求。
首先，金属在建筑领域中扮演着重要的角色。
其高强度和耐久性使其成为抗震、承重和防火的理想材料。
建筑中常使用的金属材料包括钢、铝和铜。
钢是一种常用的金属结构材料，以其高强度和抗拉强度而闻名。
铝具有较低的密度和良好的抗腐蚀性，常用于制造门窗、幕墙和屋顶。
而铜则因其良好的导电性和导热性而广泛用于电气和管道系统。
其次，金属材料在工程领域中也扮演着重要角色。
例如，金属材料用于制造工程设备、机械零件和汽车零部件。
钢材、铝材和锌材都是常见的工程材料。
钢材作为一种高强度材料，用于制造机械零件、汽车构件等。
金属材料的加工工艺和应用
金属材料的加工工艺和应用金属材料是工业制造必不可少的材料之一，它们在机械制造、航空航天、汽车制造、建筑等领域有着广泛的应用。
而金属材料的加工工艺则是将原材料进行加工加工成为具有特定形状、尺寸、性能的工件的一种方法。
本文将会探讨金属材料的加工工艺和应用。
一、金属材料的加工工艺1. 锻造锻造是指利用金属材料的可塑性，在较为严格的温度和应力条件下对其进行塑性变形的加工方法，从而得到具有一定形状、大小和性能的金属制品。
锻造可分为冷锻和热锻两种。
冷锻适用于制造小型、复杂的零件，而热锻适用于大型、复杂的工件。
2. 压力加工压力加工是指通过施加压力，使金属材料经过塑性变形，换取新的形状和尺寸的加工方法。
常见的压力加工方法有挤压、轧制、拉伸、冲压等。
3. 切削加工切削加工是将金属材料放在切削机上，利用工具对其进行切削、挤压、磨削等方式，使其得到所需的形状和尺寸的加工方法。
常见的切削加工方法有车削、铣削、钻削、刨削等。
4. 焊接焊接是指利用热能或压力将金属材料的两个部分连接在一起的加工方法。
常见的焊接方法有电弧焊、气体保护焊、激光焊等。
二、金属材料的应用1. 机械制造金属材料在机械制造中有着广泛的应用，如轴承、齿轮、减速机等零部件都是由金属材料加工而成。
另外，在汽车制造、纺织机械、化工机械等领域也有着广泛的应用。
2. 航空航天在航空航天领域，金属材料不仅用来制造外饰件和结构件，还用来制造发动机、涡轮机等关键部件。
其中，镁合金、钛合金、铝合金、高强度钢等材料是航空航天中最常用的金属材料。
3. 建筑金属材料在建筑领域也有着广泛的应用，如钢结构、铝合金门窗、金属屋面等。
它们不仅可以提高建筑结构的强度和稳定性，还可以增加建筑的美观度，降低建筑的造价。
4. 医疗器械在医疗器械领域，金属材料也有着广泛的应用，如不锈钢手术器械、钴铬合金假肢、锆合金种植体等。
这些材料不仅具有良好的生物相容性和机械性能，还能很好地抵抗腐蚀和磨损。
金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能铸造性能金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能。
用流动性、收缩性和偏析来衡量。
⑴流动性—熔融金属的流动能力称为流动性。
流动性好的金属易充满铸型，获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。
⑵收缩性—铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。
收缩不仅影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂。
⑶偏析—金属凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。
偏析会使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。
锻造性能金属材料用锻压加工方法成形的能力称为锻造性。
塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性越好。
焊接性能金属材料对焊接加工的适应性称为焊接性。
在机械行业中，焊接的主要对象是钢材。
碳质量分数是焊接好坏的主要因素。
碳质量分数和合金元素质量分数越高，焊接性能越差。
切削加工性能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。
金属具有适当的硬度（170HBS～230HBS）和足够的脆性时切削性能良好。
改变钢的化学成分（加入少量的铅、磷元素）和进行适当的热处理（低碳钢正火、高碳钢球化退火）可提高钢的切削加工性能。
热处理工艺性能钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。
含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性比较差。
金属材料的机械性能材料的性能好坏关系到设备使用寿命，整个国民经济的发展，特别是在航空航天方面（I2-8）。
材料的机械性能包括这么几个方面。
强度金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。
根据载荷不同，可分为抗拉强度σb 、抗压ζbc 、抗弯ζbb 、抗剪ηb 、抗扭ηt 。
抗拉强度通过拉伸试验测定。
将一截面为圆形低碳钢拉伸试样（如图1a ）在材料试验机I2-9）上进行拉伸，测得应力—应变曲线（如图1b ）图1a 低碳钢试样图1b 低碳钢应力-应变图图中ζ为应力,ε为应变。
图中各个阶段：OA弹性变形阶段—试样的变形量与外加载荷成正比，载荷卸掉后，试样恢复原来样子。
压力管道材料第四章
的过热倾向。
❖ Cr、Ni提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。
4
❖ Si：硅是脱氧剂，能消除氧化铁（FeO）对钢的不良影响
，硅能溶入铁素体中提高钢的强度，能使焊缝致密均匀，但
含量过大时易使焊缝形成夹渣，同时降低钢的塑性、韧性、
延展性和可焊性，并易导致冷脆。压力管道用碳钢中的含
硅量一般在0.15%～0.30%之间。
生的塑性变形率，单位为％。
Z=〔（S0-S1）/S0〕×100% 式中: S0 ------试样原始横截面积（mm2）；
S1 ------试样拉断处的最小横截面积（mm2）。 金属材料的A和Z数值越大，表示材料的塑性越好。
3.3 冷弯性能：用于衡量材料在室温时的塑性。是焊接接头常用的一种工艺
性能试验方法，它不仅可以考核焊接接头的塑性，还可以检查受拉面的缺陷。
含碳量小于2.11%（质量）的合金称为钢，含碳量大于或等于2.11% （质量）的合金称为生铁。重点介绍钢材分类。
11
按化学成分分类： （1）碳素钢：简称碳钢。除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂 质，这些总含量不超过2%，按含碳量不同分为： ❖ 低碳钢——含碳量小于0.25% ❖ 中碳钢——含碳量等于0.25%～0.55% ❖ 高碳钢——含碳量大于0.55% （2）合金钢：碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：Cr、Ni、 Mo、W、V、B等，按合金元素总含量不同分类： ❖ 低合金钢——合金元素总含量小于5% ❖ 中合金钢——合金元素总含量等于5%～10% ❖ 高合金钢——合金元素总含量大于10% 4.2 按用途分类： （1）结构钢——碳钢、低合金钢等。 （2）工具钢 （3）特殊用途用钢——不锈钢、耐候钢、耐热钢、低温钢等。
13
金属材料及加工工艺
金属材料及加工工艺引言金属材料是现代工业中最常使用的材料之一。
金属材料的特点包括良好的导电性、导热性、机械性能和耐腐蚀性能，因此被广泛应用于各个领域，如建筑、汽车制造、航空航天等。
为了满足不同工程需求，金属材料的加工工艺也在不断发展和改进。
本文将对金属材料的特性进行简要介绍，并介绍常见的金属加工工艺。
金属材料的分类金属材料主要分为两大类：1）有色金属和2）黑色金属。
有色金属有色金属是指颜色较浅的金属材料，包括铜、铝、铅、锌、镍等。
这些金属具有良好的导电性和导热性，因此常用于电气、电子、建筑等领域。
有色金属通常比黑色金属更昂贵。
黑色金属黑色金属是指颜色较深的金属材料，主要由铁和碳组成。
黑色金属具有较高的强度和耐磨性，因此广泛应用于结构工程、汽车制造、机械制造等领域。
与有色金属相比，黑色金属价格相对较低。
金属加工工艺金属加工工艺是将金属材料进行形状改变和加工的过程。
金属加工工艺可以分为以下几种类型：切削加工切削加工是最常用的金属加工方法之一。
它通过在金属材料上施加切削力，将材料切削成所需形状。
常见的切削加工方法包括车削、铣削、钻削等。
塑性加工塑性加工是通过施加压力将金属材料塑性变形成所需形状的一种加工方法。
常见的塑性加工方法包括锻造、压铸、冲压等。
塑性加工可以在不破坏金属晶体结构的情况下改变材料形状。
焊接焊接是将两个或多个金属材料通过加热或施加压力的方式连接起来的一种加工方法。
常见的焊接方法包括电弧焊、气体焊、激光焊等。
焊接可以将不同类型的金属材料连接起来，实现更复杂的结构。
表面处理表面处理是为了改善金属材料的表面性能而进行的一种加工方法。
常见的表面处理方法包括电镀、热处理、喷涂等。
通过表面处理，可以提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性等性能。
其他加工方法除了以上几种常见的金属加工方法，还有一些特殊的加工方法，如电火花加工、激光切割等。
这些加工方法在特定的应用领域具有独特的优势。
结论金属材料及其加工工艺在现代工业中起着重要的作用。
1.2金属材料的物理性能、化学性能、工艺性能
小结 了解了金属材料的物理、化学、工艺性能 重点学习了各性能的概念
第 12 页
作业 金属材料物理性能有哪些？试举例说明
第 13 页
THANK YOU
金属材料的物理性能、化学 性能、工艺性能
第一章 第3节
科考船为何没有被海水侵 蚀？
第2页
目录
1 物理性能
2 化学性能 3 工艺性能
物理性能
物理性能
包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
（1）密度
表示某种材料单位体积的质量。
（2）熔点
材料由固态转变为液态时的熔化温度。
（3）导热性
材料传导热量的能力。
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工艺性能
工艺性能
是材料对各种加工工艺的适应能力。
包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、 切削加工性能和热处理性能。 工艺性能的好坏直接影响零件的加工质 量和生产成本，所以也是选材和制定零 件加工工艺必须考虑的因素之一。
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工艺性能
铸造性能
主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩及偏 析倾向等。
锻造性能
主要是指金属进行锻造时，其塑性的好坏和变形抗力 的大小。塑性高、变形抗力小，则锻造性能好。
焊接性能
主要是指在一定焊接工艺条件下，零部件获得优质焊
接接头的难易程度。焊接性能受到材料本身特性和工
艺条件的影响。
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工艺性能
切削加工性能 主要是指工件材料接受切削加工的难易程度。 热处理工艺性能 包括淬透性、热应力倾向、加热和冷却过程中裂纹 形成倾向等。
（4）导电性
材料传导电流的能力。
（5）热膨胀性
材料随温度变化体积发生膨胀或收缩的特性。
金属的工艺性能
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金属的工艺性能是指金属材料适应各种加工工艺方法的
能力。
铸造 性能
热处
压力
理性 能
金属的
加工 性能
工艺性
能
切削 加工 性能
焊接 性能
1．铸造性能
铸造性能是指金属材料是否能用铸造法获得优良铸件 的能力，主要有流动性、收缩性、吸气性等。
铸造加工
2．压力加工性能
压力加工性能是指金属材料在冷、热状态下进行压力加 工的难易程度。通常塑性好的材料，压力加工性能也好。
5．热处理性能
热处理性能是指金属材料适应各种热处理方法的能力。 各类钢一般都可以通过热处理来改善其性能。零件选材时必 须考虑到金属材料的工艺性能。
思考题
1．汽车材料通常分为哪两类材料？ 2．简述汽车零部件材料的应用和发展情况。 3．汽车运行材料主要包括哪几类？它们又分别包含哪些 材料？ 4．金属的物理性能和化学性能主要有哪些？请简述它们 各自的含义。 5．金属的工艺性能主要有哪些？请简述它们各自的含义。 6．什么叫金属的力学性能？金属主要的力学性能指标有 哪些？
压力加工——冷轧
3．焊接性能
焊接性能是指金属材料对焊接加工的适应性。一般来说， 低碳钢具有良好的焊接性能，高碳钢、铸铁和铝合金的焊接 性能则较差。
焊接加工
4．切削加工性能
金属材料加工工艺
金属塑性加工工艺之一。如图6—8所示，利用两个旋转轧辊印压力使金属坯料通过一个特定空间产生塑性变形，以获得所要求的截面形状并同时改变其组织性能。通过轧制可将钢坯加工成不同截面形状的原材料，如圆钢、方钢、角钢、下字钢、工字钢、槽钢、z字钢、钢轨等。按轧制方式分为横轧、纵轧和斜轧；按轧制温度分为热轧和冷轧。热轧是将材料加热到再结晶温度以上进行轧制，热轧变形抗力小，变形量大，生产效率高，适合轧制较大断面尺寸，塑性较差或变形量较大的材料。冷轧则是在室温下对材料进行轧制。与热轧相比，冷轧产品尺寸精确，表面光洁，机械强度高。冷轧变形抗力大，变形量小，适于轧制塑性好，尺寸小的线材、薄板材等。
⑤脱蜡：将制作好的型壳放入炉中烘烤，使蜡模熔化流出并回收，从而得到一个中空的型壳。 ⑥焙烧和造型：将型壳进行高温焙烧，以增加型壳强度。为进一步提高型壳强度，防止浇注时型壳变形或破裂，可将型壳放在箱体中，周围用干砂填充。
⑦浇注：将型壳保持一定温度，浇注金属溶液。 ⑧脱壳：待金属液凝固后，去除型壳，切去浇口，清理毛刺，获得所需铸件。熔模铸造尺寸精确，铸件表面光洁，无分型面，不必再加工或少加工。熔模铸造工序较多，生产周期较长，受型壳强度限制，铸件重量一般不超过25kg。适用于多种金属及合金的中小型、薄壁、复杂铸件的生产。
2．金属塑性加工
(1)锻造 金属塑性加工方法之一。锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加热的金属坯料施力，使金属材料在不分离条件下产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能符合要求的零件。为了使金属材料在高塑性下成型，通常锻造是在热态下进行，因此锻造也祢为热锻。 按成型是否用模具通常分为：自由锻 模锻 按加工方法分为：手工锻造和机械锻造。 在现代金属装饰工艺中，常用的锻造方法是手工锻造。
2．表面热处理
金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能是指金属材料在加工过程中所具有的性能特点，包括可塑性、可锻性、可切削性、可焊性、可锻性、可热处理性等。
这些性能特点对金属材料的加工、成形、焊接等工艺过程起到重要的影响，决定了材料在各种工艺中的适用性和实际应用价值。
首先，可塑性是金属材料工艺性能中最重要的特点之一。
金属材料的可塑性是指在外力作用下，金属能够发生塑性变形而不导致断裂的能力。
金属材料的可塑性反映了材料内部晶体结构的强度和变形能力。
具有良好可塑性的金属材料，可以通过压延、拉伸、挤压等加工工艺来实现各种复杂的形状和尺寸。
适当的变形条件下，可塑性可以得到提高，但过大的变形会导致晶粒的破坏和拉伸。
其次，可锻性也是金属材料工艺性能的一个重要指标。
金属材料的可锻性是指在一定加热条件下，材料能够经过冷、热锻造等锻造工艺而获得所需形状和性能的能力。
可锻性和可塑性有一定的关联性，但可锻性更关注材料在高温条件下的变形能力。
一般情况下，高熔点金属具有较好的可锻性，而低熔点金属则可塑性更好。
可切削性也是金属材料工艺性能的重要指标之一。
可切削性是指金属材料在切削过程中能够保持良好的切削性能。
切削性能是衡量金属材料切削性能好坏的关键因素，直接影响着金属材料的加工效率和加工质量。
较好的可切削性可以使金属材料在切削过程中实现高速切削，提高加工效率，减少刀具磨损和工件表面质量。
可焊性是金属材料工艺性能中的另一个重要指标。
可焊性是指金属材料在焊接过程中能够保持良好的焊接性能。
具有良好可焊性的金属材料在焊接过程中能够良好地与其他金属进行结合，形成可靠的焊接接头。
可焊性好的金属材料有利于实现先进的焊接技术，如激光焊接、电子束焊接等，提高焊接质量和自动化程度。
此外，可热处理性也是金属材料工艺性能中的一个重要特点。
金属材料的热处理是指通过加热和冷却过程来改变材料的组织结构和性能的过程。
可热处理性决定了金属材料在加工过程中是否能够经历热处理来改善材料的性能。
金属材料的工艺性能是指
金属材料的工艺性能是指
首先，可塑性是金属材料的一项重要工艺性能。
金属材料的可塑性是指在一定
条件下，金属材料在受到外力作用下发生塑性变形的能力。
可塑性好的金属材料在加工过程中容易进行塑性变形，可以通过压力加工、拉伸、冷弯等方式得到所需形状的零件。
而可塑性差的金属材料则在加工过程中容易出现断裂、开裂等问题，影响加工的顺利进行。
其次，强度和硬度是金属材料的另外两项重要工艺性能。
金属材料的强度是指
材料抵抗外力破坏的能力，硬度则是指材料抵抗划伤、切削等表面损伤的能力。
强度和硬度的高低直接影响着金属材料在加工过程中的耐磨性和耐用性，对于一些需要承受高压、高温、高速摩擦等条件的零部件来说，强度和硬度是至关重要的工艺性能指标。
另外，金属材料的韧性和可焊性也是影响加工工艺的重要因素。
韧性是指金属
材料在受到冲击载荷作用下不断变形、吸收能量的能力，而可焊性则是指金属材料在加工过程中容易进行焊接的性能。
韧性好的金属材料在加工过程中不容易出现断裂、开裂等问题，而可焊性好的金属材料可以通过焊接工艺将不同零部件进行连接，提高产品的整体性能和可靠性。
总的来说，金属材料的工艺性能对于加工工艺和成品质量有着重要的影响，了
解和分析金属材料的工艺性能，可以帮助我们选择合适的材料、确定合理的加工工艺，并最终得到满足要求的成品。
因此，在实际的生产和加工过程中，需要充分考虑金属材料的工艺性能，以确保产品质量和生产效率的提高。
材料的工艺性能有哪些
材料的工艺性能有哪些材料的工艺性能是指材料在加工过程中所表现出的性能特点，包括可加工性、热加工性、冷加工性、焊接性、切削性等。
不同的材料具有不同的工艺性能，下面将分别介绍各种材料的工艺性能特点。
金属材料是工程材料中应用最广泛的一类材料，其工艺性能主要包括可加工性、热加工性和冷加工性。
可加工性是指材料在加工过程中的可塑性和可变形性能，一般来说，金属材料的可加工性越好，其加工性能越高。
热加工性是指材料在高温条件下的加工性能，包括热轧、热挤压、热锻等工艺。
冷加工性是指材料在常温下的加工性能，包括冷拔、冷轧、冷挤压等工艺。
金属材料通常具有较好的可加工性和热加工性，但冷加工性相对较差。
塑料材料是一种重要的工程材料，其工艺性能主要包括可塑性、热加工性和成型性。
可塑性是指塑料材料在加工过程中的可塑变形性能，好的可塑性有利于塑料制品的成型加工。
热加工性是指塑料材料在一定温度范围内的加工性能，包括热压成型、热吹塑、热挤压等工艺。
成型性是指塑料材料在成型过程中的流动性和填充性能，直接影响着塑料制品的成型质量。
塑料材料通常具有良好的可塑性和成型性，但热加工性相对较差。
陶瓷材料是一种脆性材料，其工艺性能主要包括成型性、烧结性和切削性。
成型性是指陶瓷材料在成型过程中的可塑性和成型难易程度，直接影响着陶瓷制品的成型质量。
烧结性是指陶瓷材料在高温条件下的烧结性能，包括烧结温度、烧结密度和烧结收缩率等指标。
切削性是指陶瓷材料在切削加工中的切削难易程度，直接影响着陶瓷制品的加工质量。
陶瓷材料通常具有较好的成型性和烧结性，但切削性较差。
综上所述，不同类型的材料具有不同的工艺性能特点，了解和掌握材料的工艺性能对于正确选择材料、合理设计工艺过程和提高加工质量具有重要意义。
在实际工程中，应根据材料的工艺性能特点，选择合适的加工工艺和方法，以确保制品质量和生产效率的提高。
同时，加强对材料工艺性能的研究和探索，有助于拓展材料的应用领域和提高工艺技术水平。
工艺性能
1：铸造性（可铸性）：指金属材料能用铸造的方法获得合格铸件的性能。
铸造性主要包括流动性，收缩性和偏析。
流动性是指液态金属充满铸模的能力，收缩性是指铸件凝固时，体积收缩的程度，偏析是指金属在冷却凝固过程中，因结晶先后差异而造成金属内部化学成分和组织的不均匀性。
2：可锻性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。
它包括在热态或冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。
可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。
3：切削加工性（可切削性，机械加工性）：指金属材料被刀具切削加工后而成为合格工件的难易程度。
切削加工性好坏常用加工后工件的表面粗糙度，允许的切削速度以及刀具的磨损程度来衡量。
它与金属材料的化学成分，力学性能，导热性及加工硬化程度等诸多因素有关。
通常是用硬度和韧性作切削加工性好坏的大致判断。
一般讲，金属材料的硬度愈高愈难切削，硬度虽不高，但韧性大，切削也较困难。
4：焊接性（可焊性）：指金属材料对焊接加工的适应性能。
主要是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
它包括两个方面的内容：一是结合性能，即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性，二是使用性能，即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属焊接接头对使用要求的适用性。
5：热处理（1）：退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。
退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。
（2）：正火：指将钢材或钢件加热到Ac3 或Acm（钢的上临界点温度）以上30～50℃，保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。
正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。
（3）：淬火：指将钢件加热到Ac3 或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。
金属材料工艺技术
金属材料工艺技术
一、金属材料的历史与发展
金属材料一直以来都在人类的生活中扮演着重要的角色。
早在
史前时代，人类就开始利用金属材料制作工具和武器。
随着时间的
推移，金属材料的应用范围越来越广泛，工艺技术也在不断进步。
二、金属材料的分类与特性
金属材料可以分为有色金属和黑色金属两大类。
有色金属包括铜、铝、铅等，而黑色金属则主要是指铁。
不同种类的金属材料具
有不同的特性，如硬度、延展性、导电性等。
三、金属材料的加工工艺
金属材料的加工工艺主要包括锻造、铸造、焊接、切割等。
在
这些工艺中，锻造是最古老的一种，通过对金属材料的加热和锤击，使其形成所需的形状。
而铸造则是将熔化的金属倒入模具中，待其
冷却凝固后取出，形成所需的零件。
四、金属材料的表面处理技术
为了提高金属材料的表面性能，人们开发出了各种表面处理技术，如镀层、喷涂、抛光等。
这些技术可以增加金属材料的耐腐蚀性、耐磨性和美观性，使其更加适用于不同的环境和用途。
五、金属材料的未来发展趋势
随着科技的不断进步，金属材料的应用领域将会更加广泛。
未来，人们将会开发出更多新型金属材料，提高其性能和可持续性。
同时，金属材料的加工工艺也将会更加智能化和自动化，提高生产效率和质量。
六、结语
金属材料工艺技术是一个不断发展和创新的领域，它影响着我们的生活和工作。
通过不断学习和探索，我们可以更好地利用金属材料，为社会发展和进步做出贡献。
希望大家能够关注金属材料工艺技术的发展，共同推动这一领域的进步和发展。
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7 难切削材料 0.15～0.5
8 很难切削材料 ＜0.15 不同级织，不同硬度对不同切削加工操作（如车，铣，刨，镗，拉等）切削加工性是不同的。 如回火索氏体的中碳钢，车削加工性较好，钻削加工性中等，拉，拨加工性较差。 14.4.3. 热处理工艺性能 机床主轴 在选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点： （1） 受力的大小。不同类型的机床，工作条件有很大差别，如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的要作条件相比，无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大。 （2） 轴承类型。如在滑动轴承上工作时，轴颈需要有高的耐磨性。 （3） 主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至开裂，因此在选材上应给予重视。 主轴是机床中主要零件之一，其质量好坏直接影响机床的精度和寿命。因此必须根据主轴的工作条件和性能要求，选择用钢和制定合理的冷热加工工艺。 1、 机床主轴的工作条件和性能要求。该主轴的工作条件如下： （1） 承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用； （2） 主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有磨擦； （3） 花键部分经常有碰撞或相对滑动。 由此定出技术条件： （1） 整体调质后硬度应为HB200～230，金相组织为回火索氏体； （2） 内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50，表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体； （3） 花键部分的硬度为HRC48～53，金相组织同上。 2、 选择用钢 C515车床属于中速，中负荷，在滚动轴承中工作的机床，因此选用45钢。 3、 主轴工艺路线 下料——锻造——正火——粗加工（外圆余留4～5mm）——调质——半精车外圆（余留2.5～3.5mm），钻中心孔，精车外圆（余留0.6～0.7mm，锥孔留余0.6～0.7mm），铣键槽——局部淬火（锥孔及外锥体）——车定刀槽，粗磨外圆（余留0.4～0.5mm），滚铣花键——花键淬火——精磨。 4、 热处理工序作用 正火处理是为了得到合适的硬度（HB170～230），以便机加工，改善锻造组织，为调质作准备。 调质处理是为了主轴的综合机械性能和疲劳强度，调质后硬度为HB200～230，组织为回火索氏体。 内锥孔和外圆锥面部分经盐浴局部淬火和回火后得到所要求的硬度，以保证装配精度和耐磨性。 5、 热处理工艺 调质中淬火时由于主轴各部分的直径不同，应注意变形问题。调质后变形虽可用校直来修正，但校直时的附加应力对主轴精加工后的尺寸稳定性是不利的。为减小变形，应注意淬火操作方法。可采取预冷淬火和控制水中冷却时间来减小变形。 花键部分高频淬火以减小变形和达到硬度要求。 经淬火后的内锥孔和外圆锥面部分需经260～300℃回火，花键部分需经240～250℃回火，以消除淬火应力并达到规定的硬度值。
1.0～1.6 45钢，灰铸铁
2Cr13调质σb=850MPa，
35钢σb=900MPa，
5 稍难切削材料 0.65～1.0
6 难切削材料 较难切削材料 0.5～0.65 45Cr调质σb=1050MPa，
65Mn调质σb=950～1000MPa，
50CrV调质1Cr18Ni9Ti某些钛合金，
球铁代替45钢，硬度HRC52～58低，变形量小。
第15章 锅炉及压力容器常用钢材 15.1. 锅炉及压力容器对钢材性能的要求 按工作条件分为两大类： 一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管 具有特点： 1 有较高的室温强度
通常以屈服极限σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能
马氏体不锈钢：焊接后焊缝区在空冷条件下得到马氏体组织，焊前预热（200-400℃）焊后热处理，加热至730-790℃后缓冷至540℃，空冷。 铁素体不锈钢：焊前预热，焊后热处理（730-840℃） 14.3.3. 有色金属的焊接 铜：焊接性能差，采用钎焊。 铝：氩弧焊，焊件表面要求高。 钛：自动焊，表面要求高。 14.4. 金属材料的加工性 工件机加工难易程度称为材料的加工性。 影响因素：加工性与金属材料的化学成分，硬度，韧性，导热性，金相组织和加工硬化能力等因素有关。 14.4.1. 化学成分的影响 含碳量 降低钢的强度和硬度的元素：S，Al 提高钢的强度和硬度的合金元素： 石墨化：游离石墨改善加工性。 14.4.2. 组织与热处理工艺的影响 组织不同，机械性能不同，加工性不同。 珠光体，索氏体，马氏体，加工性下降。 衡量材料切削加工性能的优势常用相对加工性Kr指标衡量。 表14.2 材料切削加工性分级 加工性等级 名称及种类 相对加工性Kr 代表性材料
1 很容易切削材料 一般有色金属 ＞3.0 5-5-5铜铝合金，9-4铝铜合金，铝镁合金
2 容易切削材料 易切削钢 2.5～3.0 15Cr退火σb=380～450MPa，
自动机钢σb=400～500MPa，
30钢正火σb=450～560M来自a， 3 较易切削钢 1.6～2.5
4 普通材料 一般钢及铸铁
材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性，
(1) 材料的韧性通常用冲击韧性值αk表示。
压力容器用钢的冲击韧性要求
冲击韧性值αk（N·m/cm2） 20℃
-40℃
>=60
>=35
(2)还需要考虑时效韧性 时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。一般要求下降率不超过50%。 由于容器断裂过程包括在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法 （1）选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示 （2）选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。（要求温度比无塑性转变温度NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σs一半时，要高17℃ 3 较低的缺口敏感性 制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹 4 良好的加工工艺性能和焊接性能 由于焊接热循环作用，会 （1）降低热影响区材料的韧性、塑性 （2）在焊缝内产生各种缺陷 其中（1）、（2） 均会产生裂纹 在选材料时需考虑 （1）材料中碳的当量值（保证材料具有较好的可焊性） （2）适当的焊接材料和焊接工艺 （3）材料具有良好的塑性（碳钢和碳锰钢δs不低于16%，合金钢δs不低于14%） （4）良好的低倍组织 （5）钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少（防止裂纹的产生） 二、用以制造高温承压元件的钢管 1 具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性 通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行 2 具有良好的高温组织稳定性 长期高温下不发生组织变化 3 具有良好的的高温抗氧化性 要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a 4 具有良好的加工工艺性 要求冷加工性（冷态弯曲）和焊接性 15.2. 锅炉与压力容器用钢的分类 一、工作温度低于500℃的钢材 碳素钢和低合金结构钢 1 铁素体-珠光体结构钢 屈服强度σs为300-450MPa 16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶强化，结晶强化作用 2 低碳贝氏体类型钢 屈服强度σs为500-700Mpa 14CrMnMoVB延缓奥氏体分解，得到贝氏体，增加强度 3 马氏体型调质高碳钢 屈服强度 为600Mpa以上 18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低温韧性 二、工作温度高于500℃的钢材 低合金热强钢和奥氏体不锈钢 1 低合金珠光体热强钢 15CrMo和12Cr1MoV，结晶强化，沉淀强化 2 低合金贝氏体热强钢 12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特点：合金数量多而量少，高温强度高，抗氧化性强 3 奥氏体不锈钢 18-8型铬镍奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高温强度高，抗氧化性强，且具有很高的韧性和较好的加工工艺性 15.3. 碳素钢 一、碳素钢中主要成分对性能的影响 1 碳的影响 碳增加，强度增大，塑性减少，可焊性变差，时效敏感性降低 2 锰的影响 脱氧（FeO）脱硫，改善热加工性能 3 硅的影响 脱氧 4 硫的影响 热脆性 5 磷的影响 冷脆性 6氧的影响 降低强度、塑性 7 氮的影响 提高强度、硬度，降低塑性 8 氢的影响 氢脆 二、碳钢的分类 化学成分：高（含碳量在于0.65%）、中（含碳量0.25-0.65%）、低碳钢（含碳量小于0.25%） 用途：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢 1 普通碳素结构钢 甲类钢：按机械性能供应（A），钢板，角钢等 2 优质碳素结构钢 按机械性能和化学成分供应 含碳量低：钢板、容器、螺钉、螺母 含碳量中：齿轮、轴 含碳量高：弹簧、钢丝绳 3 碳素工具钢（T） 高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具 三、锅炉与压力容器常用碳素钢 承压元件主要使用低碳钢，因为塑性、韧性、加工工艺性和可焊性好 （1） 优质碳素结构钢 10号和20号无缝钢管 20号钢含碳量比10号钢多一倍，强度高，屈服极限σs和强度极限σb高20%，时效敏感性低，多采用20号钢 （2） 专用碳素钢 A3g A3R 15g 20g，冲击韧性好，金属表面和内部缺陷少 15.4. 普通低合金结构钢 低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素构成的，它的含碳量较低，多数小于0.2%。其组织多数仍为F P。由于少量合金元素的加入可以大大提高钢材的强度，并改善了钢材的耐腐蚀性能和低温性能。 低合金钢可轧制成各种钢材，如板材，管材，棒材和型材等。它广泛用于制造远洋轮船、大跨度桥梁，高压锅炉，大型容器，汽车，矿山机械及农业机械等。 大型化工容器材料采用16MnR，生量比碳钢可减轻1/3。用15MnV制造球形贮罐，与碳钢相比节省45%。 焊接 15.5. 低合金热强钢 在原油加热，裂解，催化设备中，常用到许多能耐高温的钢材。如裂解炉管，要求承受650～800℃高温。 20号钢在540℃下于氧化性气体中，因氧化强度只有50MPa。因为石墨化。 常用的抗氧化钢 ——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2 热强钢 ——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20 15.6. 不锈耐酸钢 是不锈钢（耐大气）和耐酸钢（不锈）的总称， 铬不锈钢——1Cr13多用作化工机器中受力大的耐蚀零件，如轴，活塞杆，阀件，螺栓，浮阀等 0Cr13,Cr17Ti F组织，有良好塑性 铬镍不锈钢——1Cr18Ni9 18-8不锈钢 有较高的抗拉强度，较低屈服点，极好的塑性和韧性，焊接性能和冷弯成型性能好，用来制造贮罐，塔器，反应釜，应用最广。 15.7. 低温用钢 深冷分离，空分，液化气贮罐低温使用。 低温钢平均含碳量0.08～0.18%，单相F组织，加入适量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善钢的综合机械性能。 常用低温用钢 1) 低合金低温用钢 16MnDR -40℃ 机械性能优于一般低碳钢 2) 镍钢 2.25% -60℃ 3.5% -100℃ 9% -200℃ 3) 高锰奥氏体钢 15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作为稳定A的元素。 4) 铬镍奥氏体不锈钢 18-8奥氏体不锈钢 国外低温设备用钢，以高铬镍为主，其次用镍钢，铜，铝。