机械加工常用金属材料

金属材料的性能一般分为使用性能和工艺性能两类。使用性能反映材料在使用过程中所表现出来的特性,如物理性能、化学性能、力学性能等。工艺性能反映材料在加工制造过程中所表现出来的特性,如铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。

1.金属材料的物理性能和化学性能

金属材料的物理性能包括密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性等;金属材料的化学性能是指它们抵抗各种介质侵蚀的能力,通常分为抗氧化性和耐蚀性。

2.金属材料的力学性能

力学性能是指材料在受外力作用时所表现出来的各种性能。由于任何机械零件工作时都承受外力的作用,因此,所用材料的力学性能就显得格外重要。金属材料的主要力学性能有强度、塑性、硬度、冲击韧度等。

1)强度。金属材料在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。强度特性的指标主要是屈服强度和抗拉强度。屈服强度用符号σs表示,单位为MPa。屈服强度表征材料抵抗微量塑性变形的能力。抗拉强度用符号σb表示,单位为MPa。抗拉强度表征材料抵抗断裂的能力。

2)塑性。金属材料在外力作用下发生塑性变形而不被破坏的能力称为塑性。常用的塑性指标是伸长率δ和断面收缩率ψ。伸长率和断面收缩率的数值越大,则材料的塑性越好。

3)硬度。硬度是材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。材料的硬度是用专门的硬度试验机测定的,硬度试验普遍采用压入法。常用的硬度试验指标有布氏硬度和洛氏硬度两种。

3.金属材料的工艺性能

金属材料的工艺性能是指材料在加工过程中对所用加工方法的适应能力。材料的工艺性能决定了材料加工的难易程度。材料的工艺性能好,则其加工工艺简便,容易保证加工质量,加工成本低。

1)铸造性能:铸造性能指金属材料能否用铸造方法制成优质铸件的性能。铸造性能的好坏取决于熔融金属的充型能力。影响熔融金属充型能力的主要因素之一是流动性。

2)锻造性能:锻造性能指金属材料在锻压加工过程中能否获得优良锻压件的性能。它与金属材料的塑性和变形抗力有关,塑性越高,变形抗力越小(即屈服强度小),则锻造性能越好。

3)焊接性能:焊接性能主要指金属材料在一定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的能力。焊接性能好的材料,易于用一般的焊接方法和简单的工艺措施进行焊接。

4)切削加工性能:用刀具对金属材料进行切削加工时的难易程度称为切削加工性能。切削加工性能好的材料,在加工时刀具的磨损量小,切削用量大,加工的表面质量好。对一般钢材来说,硬度在200HBW左右的即具有良好的切削加工性能。