属材料的工艺性能包括:铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性和热处理工艺性。
一、铸造性能
将熔化的金属浇注到铸型的型腔中,待其冷却后得到毛坯或直接得到零件的加工方法称为铸造。
由铸造得到毛坯或零件称为铸件。
铸造的应用十分广泛,据统计在机械设备中,铸件重量约占整体重量的50%~80%。
铸造性能包括液态金属的流动性、凝固过程的收缩率、吸气性和成分偏析倾向等。
二、锻造性能
锻造是指锻造和板料冲压。
锻造是指金属加热后,用锤或压力机使其产生塑性变形,从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。
锻造广泛用于机床、汽车、拖拉机、化工机械中,如齿轮、连杆、曲轴、刀具、模具等都采用锻造加工。
板料冲压是指板料在机床压力作用下,利用装在机床上的冲模使其变形或分离,从而获得毛坯或零件的加工方法。
锻造性能的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。
塑性愈大,变形抗力愈小,其压力加工性能愈好。
金属材料的塑性,由金属材料的伸长率、断面收缩率和冲击韧度等指标衡量铜合金和铝合金在室温状态下就有良好的锻造性能;碳钢在加热状态下锻造性能较好。
其中低碳钢最好,中碳钢次之,高碳钢较差;低合金钢的锻造性能接近于中碳钢,高合金钢的较差;铸铁锻造性能差,不能锻造。
三、焊接性能
焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。
它通过局部加热、加压或加热同时加压的方法,使分离金属借助原子间结合与扩散作用而连接起来的工艺方法,其应用广泛。
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
焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性两个方面。
前者主要是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向,尤其是出现各种裂缝的可能性;后者主要是指焊接接头在使用中的可靠性,包括焊接接头的力学性能及其他特殊性能(如耐热、耐蚀性能等)。
金属材料这两个方面的焊接性可通过估算和试验方法来确定。
在汽车工业中,焊接的主要对象是钢材。
影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。
多种化学元素加入钢中以后,对焊缝组织性能、夹杂物的分布以及对焊接热影响区的淬硬程度等影响不同,产生裂缝的倾向也不同。
在各种元素中,碳的影响最明显。
其他元素的影响可折合成碳当量,用碳当量方法可估算被焊钢材的焊桉性。
一些经验值见表1— 4。
低碳钢和碳当量低于0.4%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
此外,硫、磷对钢材焊接性能影响也很大,在各种合格钢材中,硫、磷都受到严格限制。
碳质量分数是焊接性好坏的主要因素。
四、切削加工性能
金属切削加工是利用金属切割工具,从金属坯件上切去多余的金属,从而获得成品或半成品金属零件的加工方法。
切削加工分机械加工和钳工两大类,常用的机械加工有:车削、钻削、镗削、刨削、铣削及磨削加工。
金属材料机加工的难易,视具体加工要求和加工条件而定。
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、韧度、导热性和形变硬化等。
全属材料具有适当的硬度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(如低碳钢进行正火,高碳钢进行球化退火)可提高钢的切削加工性能。
一般来说,若刀具耐用度高、许用切削速度较高,加工表面质量易于保证,或断屑问题易于解决,则这种材料容易机加工。
此时金属材料的硬度和韧度要适中。
硬度过大、过小或韧度过大,则机加工性能不好,合适的硬度大约是HBS =170~230HBS
对切削加工性来说,一般认为中碳钢的塑性比较适中,硬度在HB200左右,切削加工性能最好。
含碳量过高或过低,都会降低其切削加工性能。
五、热处理工艺性能
金属材料适应各种热处理工艺的性能称为热处理性能。
衡量金属材料热处理工艺性能指标包括导热系数、淬硬性、淬透性、淬火变形、开裂趋势、表面氧化及脱碳趋势、过热及过烧的敏感趋势、晶粒长大趋势、回火脆性等。
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。