金属加工 钢铁材料的工艺性能

钢铁材料的工艺性能是指钢铁材料适应加工工艺要求的能力。在设计机械 零件和选择其加工方法时,都要考虑金属材料的工艺性能。按成形工艺方法不 同,一般工艺性能有:铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性。另外,常把与 材料最终性能相关的热处理工艺性也作为工艺性能的一部分。

(1)铸造性:钢铁材料的铸造性是指金属熔化成液态后,再鋳铸造成型时所 具有的一种特性。通常衡量金属材料祷铸造性的指标有:流动性、收缩率和偏析倾向,见如下表。
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(2) 锻造性: 锻造性是指金属材料在锻造过程中承受塑性变形的性能。如果金属材料的塑性好,易于锻造成形而不发生破裂,就认为锻造性好。铜、铝的合金在冷态下就有很好的锻造性;碳钢在加热状态下,锻造性也很好;而青铜的可锻性就差些。至于脆性材料的锻造性就更差,如祷铁几乎就不能锻造。 为了保证热压加工能获得好的成品质量,必须制订科学的加热规范和冷却规范。
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(3)切削加工性:金属材料的加工性是指金属在切削加工时的难易程度。加工性如何是与多种因素有关的。诸如:材料的组织成分、硬度、强度、塑性、韧性、导热性、金属加工硬化程度及热处理等。具有良好切削性能的金属材料,必须具有适宜的硬度(一般希望硬度控制在170~230HBS)和足够的脆性。在切削过程中,由于刀具易于切入,切屑易碎断,就可减少刀具的磨损,降低刃部受热的温度,使切削速度提高,从而降低工件加工表面的粗糙度。一般说来,有色金属材料比黑色金属材料的加工性好,铸铁比钢的加工性好、中碳钢比低碳钢的可加工性要好。热轧低碳钢加工表面精度差,切削加工中易出现“粘刀”现象,这是由于它的硬度、强度低而塑性、韧性高的缘故。难切削金属材料,如不锈钢和耐热钢是由于它们的强度、硬度(特别是高温强度、硬度)和塑性、韧性都偏高,所以难于加工。金属材料的加工性很难用一个指标来评定可切削性能的好坏,通常用“切削率”或“切削加工系数”来相对地表示,亦即“相对切削加工性”。这种表示方法,对于加工部门来说是比较实用的,因而使用较为广泛。所谓“切削率”或“切削加工系数”,是指选用某一钢种作为标准材料(一般选用易切结构钢——Y12,也有采用其他钢种的),取其在切削加工精度、粗糙度相同和刀具寿命一致的情况下,用被试材料与标准材料的最大切削速度之比值来表示。比值以百分数表示的,称为“切削率”(标准材料的切削率规定为100%,比值以整数或小数表示,称为”切削加工系数”(标准材料的切削加工系数规定为1)。凡切削率高或切削加工系数大的,这种材料的加工性就较好,反之,就不好。

各种金属材料的可加工性,按其相对切削加工性的大小,可以分为8级。
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(4)热处理工艺性能:热处理是指金属或合金在固态范围内,通过一定的加热、保温和冷却方法,以改变金属或合金的内部组织,而得到所需性能的一种工艺操作。衡量金属材料热处理工艺性能的指标有:淬硬性、淬透性、淬火变形及开裂趋势、表面氧化及脱碳趋势、过热及过烧敏感趋势、回火稳定性、回火脆性等。