金属材料工艺性能的维持措施

摘 要：物质原料是人类从事生产活动的前提,企业储存大量的物料能够保证生产加工活动的顺利开展.金属材料是新时期社会改革发展必备的物质基础,广泛运用于机械制造及建筑行业.文章分析了金属材料主要的工艺性能,对其工艺性能提出了有效的维持措施.

关 键 词：金属材料；工艺性能；维持；策略

中图分类号：TG115.5文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）26-0177-02

物质原料是人类从事生产活动的前提,企业储存大量的物料能够保证生产加工活动的顺利开展.金属材料作为一种普遍的物质原料,正广泛运用于制造业、建筑业、电力业等多个领域,为产品加工、制造、改良等提供了物质基础.由于金属材料类别涉及到不同类别,掌握材料工艺性能可指导实际生产加工中合理地应用.

1金属材料的分类与应用

金属材料在生产加工活动中提供了物质保障,金属材料性能决定了最终成品质量的高低.近年来材料工程学研究取得了显著的成果,为金属材料相关特点的分析给予指导.从我国工业发展现状考虑,当前金属材料的类别包括：黑色金属、有色竞速、特种金属等三大类,每一种金属材料在不同产品加工制造中均有重要的应用.

①黑色金属.即“钢铁材料”,这是现代工业化生产最常见的金属材料,其应用范围相对广泛.常见的黑色金属包括：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,以及各种用途的不锈钢、耐热钢、高温合金等.我国地下金属矿物资源存储量丰富,为工业生产提供了充足的资源保证.黑色金属在实际生产应用中,主要运用于钢材产品的制造,如：钢架、钢管等,具有较强的耐久性.

②有色金属.相对于黑色金属,有色金属的存储量较少,常用于一些特殊产品的加工制造.材料工程学对有色金属的定义：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.对于有色金属的加工制造,成品质量的要求相当严格.如：市场上流通的黄金、铂金首饰等,均属于有色金属的范畴,此类金属材料成本高,适用于高档次产品的生产.

③特种金属材料.这类金属是世界上存储量极少的稀有金属,通常不应用于普通产品的加工制造.目前,特种技术材料包括：结构金属材料、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.特种金属材料多数运用于科技研究工作,由高精密试验仪器抽取少量用于物理、化学等性质的试验.一些极其稀少的特种金属,也可运用于军事武器的研制分析,如：军事导弹等.

2金属材料主要的工艺性能

金属材料在各个行业中的运用越来越多,不同金属产品对原材料性能的要求不一,这就需要在生产加工过程中灵活地控制金属材料的工艺性能.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,如图1所示,这样能够为材料质量控制提供了选择的空间.简言之,金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能,主要有以下四个方面：

①切削性.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.为了满足产品外形尺寸的标准要求,金属材料加工时均要通过适当的切削,从外形上保证金属成品的精度.如：机械制造行业中,选定毛坯料之后,生产人员要根据零配件图纸上标出的尺寸,对金属毛坯进行车、铣、刨等多项工艺流程,必要时还需特殊的加工修补,这样才能保证金属成品与设计图纸一致.

②可锻性.借助力学作用对金属材料实施加工处理,这是冶金、机械等行业生产的常用方式.根据材料可锻性这一工艺特性,可选择不同程度的冲击压力,以防施压过度而损坏金属性能.可锻性是反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度,例如：将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小）,允许热压力加工的温度范围大小,热胀冷缩特性以及机械性能有关的临界变形的界限、导热性能等.

③可铸性.浇铸工艺在金属材料制造中的也是常用的方法,其基本原理：现在高温条件下把金属材料熔化,将金属水浇注于设定好的制造模具中,待其充分冷却之后拆开模具便可成形.可铸性反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度,表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性.熔点,铸件显微组织的均匀性、致密性,以及冷缩率等.实际生产中,厂家可格局可铸性判断产品加工质量的好坏.

④可焊性.金属材料使用范围日趋广泛,除了单一金属配件产品外,成套金属材质的设备功能更多,主要运用于建筑、机械、供电等工程.金属材料工艺性能里涉及到了可焊性,这种工艺性能使得相同或不同材质的金属能够焊接组合.反映金属材料在局部快速加热,使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压）,最终让材料之间形成相对完整的结合,组件成多功能的金属结构体,这一特性表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性等.

3综合维持材料工艺性能的措施

工业是我国国民经济的核心产业构成,金属材料是工业生产活动的物质原料,及时供应金属材料有助于产品加工活动的持续性.新时期金属产品销售市场受到了国外企业的冲击,本土加工的成品质量与发达国家存在明显的差异,直接导致国内待加工企业的经济收益减少.尽管我国在工业科技上不如发达国家,但只要确保金属材料具备良好的工艺性能,便可保证成品质量与客户要求一致.因此,企业应结合相应的材料特性,制定切实可行的维持措施.

①切削方面.上述提到,金属材料可详细分为黑色金属、有色金属、特种金属三大类,不用材料之间的使用具有差异性,但其在工艺性能上又有着一定的相似性.企业选用金属材料进行加工生产,应先重点考虑选用哪一种材料,综合对比切削难度、质量高低、成本投入等因素,选定合适材料后才能进行切削性能的维持.对于一些高难度的切削处理,可选择合适的气割工艺,如图2所示,这种在特殊温度条件下的切割,能够有效维持材料的切削性能.②铸造方面.生产操作是金属材料工艺性能的实现过程,每一种操作流程方案都会产生不同的工艺性能.因此,加工生产时应注意操作的规范性,这是保证金属材料工艺性能的基本要求,铸造工艺性能维持要注意相关指标的控制.以金属铸造流程为例,实际浇注操作环节里,必须严格控制金属溶液的浇注量、浇注时间、浇注速度等,这些都是影响金属成型的关键因素.为了维持好材料的铸造性能,操作时要控制好金属溶液的浇注过程,严格控制以上几个指标.

③锻造方面.锻造是根据金属材料性质实施的一种力学加工方案,维持材料锻造方面的工艺性能,应当控制好锻造时施加的压力荷载,防止过载冲击损坏金属产品的完整性.机械制造与加工中,常用冲压模具制造各种零配件,其本质上是利用压力荷载冲压制造的工艺方案,这对于冲力荷载大小提出了详细的要求.冲压模具在压力机上固定好之后,将金属材料放置于工作台平面,完成定位校准才能正式冲压生产,位置偏移或冲压过载损坏零件.

④焊接性能.许多金属材料在不同条件下,需要组合使用才能制造出大型的金属设施,这就需要对材料进行焊接处理.基于原有的可焊性工艺性能特点,焊接处理时还需加强焊接质量的控制.其中,最为关键的是控制焊缝质量,如：大型钢架组合安装过程中,要选用材质性能相匹配的焊条作为焊接体；小型金属管道焊接时,应考虑管道点焊的时间,高温状态下使金属材料的工艺性能得到最大发挥.必要时也可适当地调整焊接温度、焊条材质等,以保焊缝的质量合格.

4结语

物质材料是人们完成各种生产实践的基本条件,工程材料学理论研究取得了显著的发展成果,为生产型企业创造了丰厚的经济收益.掌握金属材料的工艺性能,能够更好地分配物质原料,减少金属成品加工的浪费率,带动生产收益水平的增长.