淺談金屬材料工藝性能的維持措施

摘要：物質原料是人類從事生產活動的前提，企業儲存大量的物料能夠保證生產加工活動的順利開展。金屬材料是新時期社會改革發展必備的物質基礎，廣泛運用于機械制造及建筑行業。文章分析了金屬材料主要的工藝性能，對其工藝性能提出了有效的維持措施。

關鍵詞：金屬材料；工藝性能；維持；策略

中圖分類號：TG115.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0177-02

物質原料是人類從事生產活動的前提，企業儲存大量的物料能夠保證生產加工活動的順利開展。金屬材料作為一種普遍的物質原料，正廣泛運用于制造業、建筑業、電力業等多個領域，為產品加工、制造、改良等提供了物質基礎。由于金屬材料類別涉及到不同類別，掌握材料工藝性能可指導實際生產加工中合理地應用。

1 金屬材料的分類與應用

金屬材料在生產加工活動中提供了物質保障，金屬材料性能決定了最終成品質量的高低。近年來材料工程學研究取得了顯著的成果，為金屬材料相關特點的分析給予指導。從我國工業發展現狀考慮，當前金屬材料的類別包括：黑色金屬、有色競速、特種金屬等三大類，每一種金屬材料在不同產品加工制造中均有重要的應用。

①黑色金屬。即“鋼鐵材料”，這是現代工業化生產最常見的金屬材料，其應用范圍相對廣泛。常見的黑色金屬包括：含鐵90%以上的工業純鐵，含碳2%～4%的鑄鐵，含碳小于2%的碳鋼，以及各種用途的不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金等。我國地下金屬礦物資源存儲量豐富，為工業生產提供了充足的資源保證。黑色金屬在實際生產應用中，主要運用于鋼材產品的制造，如：鋼架、鋼管等，具有較強的耐久性。

②有色金屬。相對于黑色金屬，有色金屬的存儲量較少，常用于一些特殊產品的加工制造。材料工程學對有色金屬的定義：指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。對于有色金屬的加工制造，成品質量的要求相當嚴格。如：市場上流通的黃金、鉑金首飾等，均屬于有色金屬的范疇，此類金屬材料成本高，適用于高檔次產品的生產。

③特種金屬材料。這類金屬是世界上存儲量極少的稀有金屬，通常不應用于普通產品的加工制造。目前，特種技術材料包括：結構金屬材料、功能金屬材料。其中有通過快速冷凝工藝獲得的非晶態金屬材料，以及準晶、微晶、納米晶金屬材料等。特種金屬材料多數運用于科技研究工作，由高精密試驗儀器抽取少量用于物理、化學等性質的試驗。一些極其稀少的特種金屬，也可運用于軍事武器的研制分析，如：軍事導彈等。

2 金屬材料主要的工藝性能

金屬材料在各個行業中的運用越來越多，不同金屬產品對原材料性能的要求不一，這就需要在生產加工過程中靈活地控制金屬材料的工藝性能。工藝性能是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現出來的性能，如圖1所示，這樣能夠為材料質量控制提供了選擇的空間。簡言之，金屬對各種加工工藝方法所表現出來的適應性稱為工藝性能，主要有以下四個方面：

①切削性。反映用切削工具（例如車削、銑削、刨削、磨削等）對金屬材料進行切削加工的難易程度。為了滿足產品外形尺寸的標準要求，金屬材料加工時均要通過適當的切削，從外形上保證金屬成品的精度。如：機械制造行業中，選定毛坯料之后，生產人員要根據零配件圖紙上標出的尺寸，對金屬毛坯進行車、銑、刨等多項工藝流程，必要時還需特殊的加工修補，這樣才能保證金屬成品與設計圖紙一致。

②可鍛性。借助力學作用對金屬材料實施加工處理，這是冶金、機械等行業生產的常用方式。根據材料可鍛性這一工藝特性，可選擇不同程度的沖擊壓力，以防施壓過度而損壞金屬性能。可鍛性是反映金屬材料在壓力加工過程中成型的難易程度，例如：將材料加熱到一定溫度時其塑性的高低（表現為塑性變形抗力的大小），允許熱壓力加工的溫度范圍大小，熱脹冷縮特性以及機械性能有關的臨界變形的界限、導熱性能等。

③可鑄性。澆鑄工藝在金屬材料制造中的也是常用的方法，其基本原理：現在高溫條件下把金屬材料熔化，將金屬水澆注于設定好的制造模具中，待其充分冷卻之后拆開模具便可成形。可鑄性反映金屬材料熔化澆鑄成為鑄件的難易程度，表現為熔化狀態時的流動性、吸氣性、氧化性。熔點，鑄件顯微組織的均勻性、致密性，以及冷縮率等。實際生產中，廠家可格局可鑄性判斷產品加工質量的好壞。

④可焊性。金屬材料使用范圍日趨廣泛，除了單一金屬配件產品外，成套金屬材質的設備功能更多，主要運用于建筑、機械、供電等工程。金屬材料工藝性能里涉及到了可焊性，這種工藝性能使得相同或不同材質的金屬能夠焊接組合。反映金屬材料在局部快速加熱，使結合部位迅速熔化或半熔化（需加壓），最終讓材料之間形成相對完整的結合，組件成多功能的金屬結構體，這一特性表現為熔點、熔化時的吸氣性、氧化性、導熱性等。

3 綜合維持材料工藝性能的措施

工業是我國國民經濟的核心產業構成，金屬材料是工業生產活動的物質原料，及時供應金屬材料有助于產品加工活動的持續性。新時期金屬產品銷售市場受到了國外企業的沖擊，本土加工的成品質量與發達國家存在明顯的差異，直接導致國內待加工企業的經濟收益減少。盡管我國在工業科技上不如發達國家，但只要確保金屬材料具備良好的工藝性能，便可保證成品質量與客戶要求一致。因此，企業應結合相應的材料特性，制定切實可行的維持措施。

①切削方面。上述提到，金屬材料可詳細分為黑色金屬、有色金屬、特種金屬三大類，不用材料之間的使用具有差異性，但其在工藝性能上又有著一定的相似性。企業選用金屬材料進行加工生產，應先重點考慮選用哪一種材料，綜合對比切削難度、質量高低、成本投入等因素，選定合適材料后才能進行切削性能的維持。對于一些高難度的切削處理，可選擇合適的氣割工藝，如圖2所示，這種在特殊溫度條件下的切割，能夠有效維持材料的切削性能。

②鑄造方面。生產操作是金屬材料工藝性能的實現過程，每一種操作流程方案都會產生不同的工藝性能。因此，加工生產時應注意操作的規范性，這是保證金屬材料工藝性能的基本要求，鑄造工藝性能維持要注意相關指標的控制。以金屬鑄造流程為例，實際澆注操作環節里，必須嚴格控制金屬溶液的澆注量、澆注時間、澆注速度等，這些都是影響金屬成型的關鍵因素。為了維持好材料的鑄造性能，操作時要控制好金屬溶液的澆注過程，嚴格控制以上幾個指標。

③鍛造方面。鍛造是根據金屬材料性質實施的一種力學加工方案，維持材料鍛造方面的工藝性能，應當控制好鍛造時施加的壓力荷載，防止過載沖擊損壞金屬產品的完整性。機械制造與加工中，常用沖壓模具制造各種零配件，其本質上是利用壓力荷載沖壓制造的工藝方案，這對于沖力荷載大小提出了詳細的要求。沖壓模具在壓力機上固定好之后，將金屬材料放置于工作臺平面，完成定位校準才能正式沖壓生產，位置偏移或沖壓過載損壞零件。

④焊接性能。許多金屬材料在不同條件下，需要組合使用才能制造出大型的金屬設施，這就需要對材料進行焊接處理。基于原有的可焊性工藝性能特點，焊接處理時還需加強焊接質量的控制。其中，最為關鍵的是控制焊縫質量，如：大型鋼架組合安裝過程中，要選用材質性能相匹配的焊條作為焊接體；小型金屬管道焊接時，應考慮管道點焊的時間，高溫狀態下使金屬材料的工藝性能得到最大發揮。必要時也可適當地調整焊接溫度、焊條材質等，以保焊縫的質量合格。

4 結 語

物質材料是人們完成各種生產實踐的基本條件，工程材料學理論研究取得了顯著的發展成果，為生產型企業創造了豐厚的經濟收益。掌握金屬材料的工藝性能，能夠更好地分配物質原料，減少金屬成品加工的浪費率，帶動生產收益水平的增長。

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