論金屬組織和性能之間的關系

張天昊

[摘 要]金屬材料在實際的生產生活中應用廣泛，金屬組織的不同其性能也千差萬別，只有掌握金屬組織和其性能之間的關系，才能在實際的生產生活中發揮更大的作用。本文通過對金屬材料的介紹，進而分析金屬材料組織的不同對性能的影響，得出金屬組織對性能影響的重要意義。

[關鍵詞]金屬組織；性能；關系

中圖分類號：TG14 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）05-0050-01

1 金屬材料的簡介

金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構成的具有金屬特性的材料的統稱。包括純金屬、合金、金屬材料金屬間化合物和特種金屬材料等。

金屬材料一般是指工業應用中的純金屬或合金。自然界中大約有70多種純金屬，其中常見的有鐵、銅、鋁、錫、鎳、金、銀、鉛、鋅等等。而合金常指兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬結合而成，且具有金屬特性的材料。常見的合金如鐵和碳所組成的鋼合金；銅和鋅所形成的合金為黃銅等。

2 金屬材料的基本性能簡介

金屬材料的基本性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂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。所謂使用性能是指機械零件在使用條件下，金屬材料表現出來的性能，它包括力學性能、物理性能、化學性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。

3 金屬材料組織與工藝性能的關系

金屬材料的工藝性能是指金屬材料對不同加工工藝方法的適應能力，它包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能等。金屬鑄造就是把熔融金屬填充到鑄型中冷卻并凝固，從而得到所需尺寸的鑄件的過程。合金的鑄造性能就表示的是合金鑄造成型獲得優質鑄件的難易程度。內部組織的均勻性對金屬材料的鑄造性能有很大影響，如果金屬材料內部組織不均勻，則材料的鑄造性能會變差，造成生產的工件不合格。對于金屬材料組織對鍛壓性能的影響主要是通過對金屬材料施加外力，進而改進金屬組織，影響其力學性能。材料的塑形越好，抵抗變形能力越小，金屬材料的可鍛性就越好。總體來說，固溶體的可鍛性好，晶粒細小且均勻的組織可鍛性好，碳化物的可鍛性差。因此，純金屬比合金鍛壓性能好，對于鐵碳合金，含碳量越低，鍛壓性能也就越好。對于金屬材料組織對焊接性能的影響主要體現在金屬材料組織的不同，獲得優質焊接接頭的難易程度也不同。焊接時一般不會使用高碳鋼作為焊接結構件，因為在對碳鋼進行焊接時，高碳鋼的焊接性能最差，中碳鋼稍差，低碳鋼的焊接性能最好。因此，含碳量的高低對焊接性能有著直接影響，在焊接時要選用含碳量低的材料。

其次，對于金屬材料組織對切削性能的影響主要體現在金屬材料組織的不同，切削金屬的難易程度也不一樣。從表象來看，切削性能與材料硬度有關，但實際上金屬材料的切削加工性能與組織狀態聯系更為密切。如果硬度較高，加工困難，但光潔度好；如果硬度過低，粘刀嚴重，光潔度就差，其實這就是鋼的組織產生的影響。一般認為材料具有適當硬度和一定脆性時，其切削加工性能較好。通常，金屬材料最適合切削加工的硬度約在170～230HBW。因此，作為預備熱處理，對進行切削加工的硬件，應盡量使其硬度處于這一硬度范圍內。低碳鋼和中碳鋼多采用正火來接替退火。由于正火的冷卻速度比退火快，故正火后可得到索氏體組織（細珠光體）。組織比較細，強度、硬度比退火鋼高。

4 金屬材料組織對使用性能的關系

金屬材料組織對力學性能的關系主要體現在承受外來載荷時所表現出來的性能。以鐵碳合金為例，含碳量不同，金屬材料的強度和硬度也不同，含碳量越低，金屬材料的強度和硬度也越低，塑形和韌性越大。并且，隨著含碳量的增加，珠光體的量越來越多，鋼的強度和硬度也越高。因此，含碳低的不同，金屬材料的表現出的性能也不同。

金屬材料組織對物理性能的關系體現在金屬材料處于不同的環境或者條件下，金屬材料具有不同的物理性能。例如：鋼在高溫時由固體狀態向液體狀態改變，由于鋼在高溫下狀態發生了改變，其物理性能也不一樣。

金屬材料組織對化學性能的關系體現在金屬材料在化學作用下表現出來的性能。金屬的腐蝕大多數是由電化學腐蝕引起的，根據金屬腐蝕原理，提高金屬的耐蝕性可采取以下措施：如在鋼中加入一定量的鉻，使鋼表面形成一層氧化膜，提高金屬抗氧化的能力，再如提高基體的電極電位，并盡量使合金在室溫下呈單相組織，從而提高抵抗電化學腐蝕的能力。奧氏體不銹鋼的含碳量極地，由于鎳的加入，采用固溶處理后，可以獲得單相奧氏體組織，并有很高的腐蝕性和耐熱性，同時，它具有高塑性，此外，它無磁性，故可用于制造抗磁零件。

5 總結

金屬材料是人類生產生活的最基本材料，在工業制造領域發揮著巨大的作用。金屬材料的性能受到金屬的組織結構的影響，金屬材料組織不同，金屬材料所表現出來的性能也千差萬別。通過分析金屬材料不同組織對性能的影響，可以在實際的生產過程中，運用所掌握知識來改變金屬材料的結構，進而改變材料的性能，使金屬材料滿足實際的生產需要。

參考文獻

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