任务2　金属材料的工艺性能

工艺性能是指金属材料在制造机械零件和工具的过程中，适应各种冷、热加工的性能，也就是金属材料采用加工方法制成成品的难易程度。工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。例如，某种材料采用焊接方法容易得到合格的焊件，则说明该材料的焊接工艺性能较好。工艺性能直接影响制造零件的加工工艺质量，同时也是选择材料时必须考虑的因素之一。

一、铸造性能

金属在铸造成形的过程中获得外形尺寸准确、结构完整的铸件的能力称为铸造性能。铸造性能包括流动性、吸气性、收缩性和偏析性等。在金属材料中，灰铸铁和青铜的铸造性能较好。

二、锻造性能

金属材料利用锻压成形的难易程度称为锻造性能。锻造性能的好坏主要与金属的塑性和变形抗力有关。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能就越好。例如，黄铜和铝合金在室温状态下具有良好的锻造性能；非合金钢在加热状态下锻造性能较好；铸铜、铸铝、铸铁等几乎不可能进行锻造。

三、焊接性能

焊接性能是指金属材料在规定设计要求的条件下焊接成的构件，并满足预定要求的能力。焊接性能好的金属能获得没有裂缝、气孔等缺陷的焊缝，并且焊接接头也具有一定的力学性能。低碳钢具有良好的焊接性能，而高碳钢、不锈钢、铸铁的焊接性能则较差。

四、切削加工性能

切削加工性能是指金属在切削加工时的难易程度。切削加工性能好的金属对使用的刀具磨损量小，适用于较大的切削用量，加工表面也比较光洁。切削加工性能与金属材料的硬度、导热性、冷变形强化等因素有关。金属材料硬度在170～260HBS时，最容易进行切削加工。铸铁、铜合金、铝合金及非合金钢都具有较好的切削加工性能，而高合金钢的切削加工性能则较差。

复习思考题1

1．解释下列常用的力学性能指标。

σ_s　σ_0．2　σ_b　σ_－1　δ　ψ　α_k　HBS　HV　HRC

2．某钢材试样，直径为15mm，长度为100mm，当载荷达21 400N时材料开始屈服，加载到35 400N后载荷开始变小，拉断时载荷是28 000N，把拉断试样接起来，长度为135mm，断裂处收缩直径为8mm，求试样的σ_s、σ_b、δ及ψ。

3．图1－12所示为三种不同材料的拉伸曲线（试样尺寸相同）。试比较这三种材料的抗拉强度、屈服强度和塑性的大小，并指出屈服强度的确定方法。

图1－12　三种不同材料的拉伸曲线

4．用细长镗刀在车床上进行镗孔，发现镗孔的精度达不到技术要求，其主要原因是吃刀后镗刀杆发生过量弹性变形，有人说刀杆要用高强度合金钢更换，有人主张加粗刀杆直径，哪个方法好？为什么？

5．载重汽车弹簧由数层钢板叠置而成，材料为65Mn钢或65SiMn钢，在使用中发现以下情况。

（1）载重小于规定载重2．5t时，弹簧即被压成水平状态，但卸载后仍恢复原状。

（2）载重到2．5t时，弹簧的变形没超过允许范围，但使用不久，弹簧形状失去原状。试从材料性能上分析上述现象产生的原因，并提出改进措施。

6．试选用合适的方法来测定下列材料的硬度值（用硬度符号填入下表）。

7．下列硬度要求的数值或硬度值的表示方法是否正确？为什么？

（1）550～500HBS；（2）15～10HRC；（3）75～70HRC；（4）35～30HRC。

8．有人解释说：“韧性就是抵抗冲击载荷的能力，故又称冲击韧性。”这种解释是否正确？为什么？

9．风动凿岩机的活塞在压缩空气作用下，以1 800～2 100次／分的往复运动冲击钎杆而使钎头凿碎岩石，冲击功为50～60N·m。凿岩机的活塞过去采用高合金钢12Cr2Ni4A钢，经热处理后表面硬度为62～58HRC，而心部具有韧性，改进后采用高强度、低塑性的T10钢，使用寿命提高了1．6倍，试分析原因。

10．第9题中的钎杆一般为六棱柱形，中心有圆孔，在生产中钎钢极易断裂，断口由若干弧线的光亮区和最后断裂的粗糙区所组成，试分析其断裂原因。

11．下列说法是否准确？如不准确请予改正。

（1）机器中的零件，材料强度高的不会变形，材料强度低的一定会产生变形。

（2）材料的强度高，其塑性就低；材料的硬度高，其刚性就大。

（3）材料的弹性极限高，所产生的弹性变形量就较大。