【Material】金属材料与工艺性能

金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。

（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。

（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。

（3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。

一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等

1、焊接性能

是指被焊接金属在一般的焊接工艺条件下，获得优质焊缝的能力。对碳钢和低合金钢，焊接性能主要与金属材料的化学成分有关，其中碳的影响最大，含碳量越高其焊接性越差。例如低碳钢具有良好的焊接性能，高碳钢、铸铁的焊接性能较差。

2、锻造性能

金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻造性能。其优劣取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性好的金属变形时不易开裂；变形抗力小的金属，锻压时省力，而且工具、模具不易磨损。例如碳钢在加热状态下锻造性能较好，铸铁则不能锻造。

3、切削加工性能

是指金属被切削加工时的难易程度。一般认为金属材料具有适当硬度（170～230HBS）和足够的脆性时，较易切削。所以灰铸铁比钢切削加工性能好，一般碳钢比高合金钢切削加工性能好。改变钢的化学成分和进行适当的热处理，是改善钢切削加工性能的重要途径。

4、热处理性能

金属材料热处理性能的好坏是根据其淬透性、淬硬性、晶粒长大倾向、回火脆性倾向等来评价的

5、铸造性能

金属材料利用铸造的方法获得完好铸件的能力称为铸造性能。其优劣表现在以下三个方面：

（1）流动性 流动性是铸造金属在浇注时本身的流动能力或充填铸型的能力。它主要受金属化学成分和浇注温度等的影响。流动性好的金属液体能浇铸出外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。

（2）收缩性 是指金属液在铸型内的全部冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。铸件收缩不仅影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂等缺陷。故用于铸造的金属其收缩率越小越好。

（3）偏析是液态金属凝固后化学成分不均匀的现象。偏析严重时可使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低了铸件的质量