32-材料的工艺性能

1.4 材料的经济性能
材料的经济性能是指在满足使用性能的前 提下，选用零件材料时尽量选用价格比较 便宜的材料，注意降低零件的总成本。 材料的经济性能主要从以下几个方面考虑： 1.材料本身价格应低 通常情况下材料的直接成本为产品价格的 30% - 70% 。
材料的相对价格
材 料 相对价格 1 1.2-1.7 1.4-1.5 2 1.7-1.9 3 2.1-2.9 1.6-1.9 材 料 相对价格 1.4-1.5 2.4-3.7 5.4-7.2 13.5-15 8 20 13 2.4-2.9
在金属材料中，碳钢和铸铁的价格是比较低廉的， 因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸 铁（尤其是球墨铸铁），不仅具有较好的加工工 艺性能，而且可降低成本。
碳素结构钢 低合金结构钢 优质碳素结构钢 易切削钢 合金结构钢 铬镍合金结构钢 滚动轴承钢 弹簧钢
碳素工具钢 低合金工具钢 高合金工具钢 高速钢 铬不锈钢 铬镍不锈钢 普通黄铜 球墨铸铁
2. 材料加工费用应低 非金属材料（如塑料）加工性能好于金属材 料，有色金属的加工性能好于钢，钢的加工 性能好于合金钢。 材料的加工费用应从以下几个方面考虑： （1) 成型方法 在满足零件性能要求的前提下，能铸代锻， 能焊代锻。 （2) 加工工艺路线 （3) 现有生产条件
1.3 材料的工艺性能
工艺性能是指材料在成形过程中，对某种加工工 艺的适应能力，它是决定材料能否进行加工或如 何进行加工的重要因素。 材料工艺性能的好坏，会直接影响机械零件的工 艺方法、加工质量、制造成本等。 按工艺方法不同，材料的工艺性能主要包括铸造 性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削 加工性能等。
收缩性是指铸件在冷却凝固过程中其体积 和尺寸减少的现象，铸件收缩不仅影响其 尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应 力、变形和开裂等缺陷； 偏析是指铸件内部化学成分和显微组织的 部均匀现象，偏析严重的铸件其各部分的 力学性能会有很大差异，降低产品质量。 常用金属中灰铸铁的铸造性能好。
1.3.4 焊接性能
含碳量和合金元素含量越高，焊接性能越 差。 低碳钢的焊接性最好，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。
1.3.5 热处理性能
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。
金属材料具有适当的硬度(170HBS-230HBS)和足 够的脆性时切削性良好。 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(如低碳钢进行退火，高碳钢 进行球化退火)可提高钢的切削加工性能。 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。
1.3.2 锻造性能
金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻 造性。 锻造性能主要取决于金属材料的塑性和变形抗 力。 塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越 好。反之则差。 金属的锻造性能取决于金属的本质和加工条 件。 碳钢的含碳量越低，锻造性能越好；随温度 的升高，金属的锻造性能提高。
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： 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。 含碳量是焊接性Hale Waihona Puke Baidu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，含碳量大于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。
1.3.3 铸造性能
铸造性能是指铸造成形过程中获得外形准 确、内部健全铸件的能力，反映金属材料 熔化浇铸成为铸件的难易程度。 用流动性、收缩性和偏析来衡量。 流动性是指熔融材料的流动能力。 主要受化学成分和浇注温度的影响，流动 性好的材料容易充满铸型型腔，从而获得 外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件；
1.3.1 切削加工性能
反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削 等）对金属材料进行切削加工的难易程度。 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。