金屬材料組織性能改變方式

張 炯（廣西科技大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院 ，廣西　柳州　545006）

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金屬材料組織性能改變方式

張 炯
（廣西科技大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院 ，廣西柳州545006）

摘要：金屬材料可以通過相應(yīng)的加工工藝，改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響金屬材料的工藝性能和使用性能。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國在科學(xué)技術(shù)研究方面的投入逐漸加大。只有不斷的發(fā)展我國的科學(xué)技術(shù)才可以帶動我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展走向持續(xù)性的發(fā)展道路。在機(jī)械加工行業(yè)我國的金屬材料的使用和性能的保障一直處在一種發(fā)展和探索的階段，我國在這一方面較國外的技術(shù)還需要進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)。本文針對金屬材料組織改變性能的方式進(jìn)行專業(yè)的分析和討論，從不同的方面進(jìn)行介紹，希望通過本文的介紹和闡述，對我國的金屬材料的性能使用和改變方面有一定的貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：金屬材料；組織結(jié)構(gòu)；性能改變方式；機(jī)械加工

金屬材料作為我國工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性原材料，對于我國的工業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，我們只有詳細(xì)的了解金屬結(jié)構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)，通過改變其組織結(jié)構(gòu)來改變其工藝性能和使用性能，才能推動我國的工業(yè)發(fā)展，推動我國的科研技術(shù)創(chuàng)新。

針對金屬材料組織改變其性能的方式的論述，本文從三個方面闡述。第一個方面是金屬材料的機(jī)械性能和生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)。第二個方面是金屬材料的機(jī)械性能和金屬材料的組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。第三個方面是改變金屬材料組織結(jié)構(gòu)來改變其材料性能的方法。下面進(jìn)行詳細(xì)的敘述和分析。

一、金屬材料的機(jī)械性能和生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)

金屬材料在我國的應(yīng)用廣泛的原因，主要有兩個：第一個是金屬材料在機(jī)械行業(yè)有著較好的使用性能；第二個是金屬材料在施工過程中有較好的工藝性能。金屬材料在使用的過程中的力學(xué)性能非常突出。例如汽車的制造過程中之所以使用金屬材料主要是因為金屬材料的強(qiáng)度較高，能夠適應(yīng)汽車在使用過程中的性能要求。現(xiàn)在機(jī)架過程中的車刀應(yīng)用的也是金屬材料，主要是因為金屬材料的硬度較高，能夠適應(yīng)車刀在使用過程中的性能要求。這是由于金屬材料有著眾多的優(yōu)點，才使得金屬材料的使用頻率較高，應(yīng)用范圍較廣。

金屬材料的機(jī)械性能的相關(guān)指標(biāo)很多，主要包括了五個方面。第一個是金屬材料的強(qiáng)度；第二個是金屬材料的塑性；第三個是金屬材料的彈性；第四個是金屬材料的抗疲勞性；第五個是金屬材料的抗蠕變性。上述的五種金屬材料的機(jī)械性能指標(biāo)是我們在機(jī)械設(shè)計的主要依據(jù)，同時也是機(jī)械生產(chǎn)過程中的材料選擇的依據(jù)。在這五個標(biāo)準(zhǔn)中最為重要的是金屬材料的強(qiáng)度；金屬材料的硬度和金屬材料的韌性等，這些指標(biāo)在金屬材料的選擇過程中都會進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注。綜上所述，我們應(yīng)該有效的了解金屬材料存有的每種機(jī)械性能和機(jī)械指標(biāo)。只有這樣我們才能夠有效的保障在機(jī)械設(shè)計過程中和機(jī)械生產(chǎn)過程中合理的應(yīng)用各種金屬材料，讓每一種金屬材料物盡其用。

二、金屬材料的機(jī)械性能和金屬材料的組織結(jié)構(gòu)之間的　關(guān)系

通過金屬材料的物理學(xué)分析可以知道，金屬材料的組織結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，通過研究可以得知，純度為百分之百的金屬為晶體結(jié)構(gòu)。不同種類的金屬材料，其組織結(jié)構(gòu)也是有區(qū)別的，這樣就導(dǎo)致了金屬材料的性能有一定的差異。但是在實際的應(yīng)用中，金屬材料是一個多晶體的組織。金屬材料的形狀和其組織結(jié)構(gòu)中存在的缺陷有關(guān)。按照實驗室給出的數(shù)據(jù)可知，細(xì)晶粒的金屬材料在強(qiáng)度方面要強(qiáng)于粗晶粒的金屬材料。但是在進(jìn)行冷加工或者熱加工之后，大多數(shù)的金屬材料的性能會發(fā)生改變，這主要是由于金屬材料的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。在一定的條件下，金屬材料的晶體會出現(xiàn)扭曲，這樣就導(dǎo)致了金屬材料的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，進(jìn)而嚴(yán)重的影響了金屬材料的機(jī)械性能。

現(xiàn)階段，我國使用的金屬材料多為合金鋼材料。合金材料的組織結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。合金材料的性能不僅僅和合金材料的組成元素有關(guān)，更加影響合金材料性能的是合金材料的相。合金材料的相主要指的是在相同的化學(xué)成分和物理狀態(tài)下，改變其他的條件時，合金發(fā)生的相應(yīng)的改變。合金材料可以是單相的組織結(jié)構(gòu)，有的時候合金材料是多相的組織結(jié)構(gòu)。單相合金在外部條件發(fā)生變化的時候，改變的是其組織結(jié)構(gòu)中的原子的排列順序，進(jìn)而改變和合金材料的性能；多相的合金材料是有多個單相合金材料組合而成。多個相體的結(jié)合會有效的改變合金材料的機(jī)械性能，不同的相體的組成成分會導(dǎo)致合金材料的性能的差異。相體中的晶體的粗細(xì)，第二相體的具體結(jié)構(gòu)分布都會對合金材料的組織結(jié)構(gòu)有一定的影響。上述的內(nèi)容只有在顯微鏡的觀察下才能夠清晰的判斷。我們在使用的過程中要對合金材料的組織結(jié)構(gòu)和使用性能有一個充分的考量和科學(xué)的判斷。

三、改變金屬材料組織結(jié)構(gòu)來改變其材料性能的方法

在實際的生產(chǎn)中，我們要想實現(xiàn)金屬材料的某種性能，我們可以通過采取某種工藝手段來改變其組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變其工藝性能。關(guān)于改變金屬材料組織結(jié)構(gòu)來改變其材料性能的方法的論述，本文從三個方面進(jìn)行分析和闡述。第一個方面是可以通過將金屬材料的組織均勻化，晶粒細(xì)化的方式改變和提升金屬材料的機(jī)械性能。第二個方面是可以通過改變金屬材料的第二相的形狀的方式來改變金屬材料的機(jī)械性能。第三個方面是可以通過改變金屬材料的第二相的分布的方式來改變金屬材料的機(jī)械性能。下面進(jìn)行詳細(xì)的分析和闡述。

（1）方法一：可以通過將金屬材料的組織均勻化，晶粒細(xì)化的方式改變和提升金屬材料的機(jī)械性能。

完全退火可以細(xì)化組織，均勻組織。擴(kuò)散退火能使鋼的成分均勻化，消除偏析。正火同樣可以細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和硬度。

（2）方法二：可以通過改變金屬材料的第二相的形狀的方式來改變金屬材料的機(jī)械性能。

球化退火能把過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)轭w粒狀，改善工件的切削加工性，減少鋼在淬火中的變形開裂傾向。再結(jié)晶退火能消除冷加工后晶格的畸變，消除加工硬化，使材料恢復(fù)到原來的好的塑性，以便繼續(xù)壓力加工。

（3）方法三：可以通過改變金屬材料的第二相的分布的方式來改變金屬材料的機(jī)械性能。

通過淬火，將第二相留在晶體內(nèi)，成為過飽和的固溶體——得到高硬度的馬氏體。硬鋁合金則通過“時效”析出第二項（強(qiáng)化項），以達(dá)硬化的目的。

參考文獻(xiàn)

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基金項目：2015年廣西自治區(qū)高校科研項目（KY2015YB182）；2014年廣西科技大學(xué)科學(xué)基金項目（校科自1419216）。

中圖分類號：TG115

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A