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摘要：物质原料是人类从事生产活动的前提，企业储存大量的物料能够保证生产加工活动的顺利开展。金属材料是新时期社会改革发展必备的物质基础，广泛运用于机械制造及建筑行业。文章分析了金属材料主要的工艺性能，对其工艺性能提出了有效的维持措施。
关键词：金属材料；工艺性能；维持；策略
中图分类号：TG115.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0177-02
物质原料是人类从事生产活动的前提，企业储存大量的物料能够保证生产加工活动的顺利开展。金属材料作为一种普遍的物质原料，正广泛运用于制造业、建筑业、电力业等多个领域，为产品加工、制造、改良等提供了物质基础。由于金属材料类别涉及到不同类别，掌握材料工艺性能可指导实际生产加工中合理地应用。
1 金属材料的分类与应用
金属材料在生产加工活动中提供了物质保障，金属材料性能决定了最终成品质量的高低。近年来材料工程学研究取得了显著的成果，为金属材料相关特点的分析给予指导。从我国工业发展现状考虑，当前金属材料的类别包括：黑色金属、有色竞速、特种金属等三大类，每一种金属材料在不同产品加工制造中均有重要的应用。
①黑色金属。即“钢铁材料”，这是现代工业化生产最常见的金属材料，其应用范围相对广泛。常见的黑色金属包括：含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的不锈钢、耐热钢、高温合金等。我国地下金属矿物资源存储量丰富，为工业生产提供了充足的资源保证。黑色金属在实际生产应用中，主要运用于钢材产品的制造，如：钢架、钢管等，具有较强的耐久性。
②有色金属。相对于黑色金属，有色金属的存储量较少，常用于一些特殊产品的加工制造。材料工程学对有色金属的定义：指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。对于有色金属的加工制造，成品质量的要求相当严格。如：市场上流通的黄金、铂金首饰等，均属于有色金属的范畴，此类金属材料成本高，适用于高档次产品的生产。
③特种金属材料。这类金属是世界上存储量极少的稀有金属，通常不应用于普通产品的加工制造。目前，特种技术材料包括：结构金属材料、功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等。特种金属材料多数运用于科技研究工作，由高精密试验仪器抽取少量用于物理、化学等性质的试验。一些极其稀少的特种金属，也可运用于军事武器的研制分析，如：军事导弹等。
2 金属材料主要的工艺性能
金属材料在各个行业中的运用越来越多，不同金属产品对原材料性能的要求不一，这就需要在生产加工过程中灵活地控制金属材料的工艺性能。工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能，如图1所示，这样能够为材料质量控制提供了选择的空间。简言之，金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面：
①切削性。反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行切削加工的难易程度。为了满足产品外形尺寸的标准要求，金属材料加工时均要通过适当的切削，从外形上保证金属成品的精度。如：机械制造行业中，选定毛坯料之后，生产人员要根据零配件图纸上标出的尺寸，对金属毛坯进行车、铣、刨等多项工艺流程，必要时还需特殊的加工修补，这样才能保证金属成品与设计图纸一致。
②可锻性。借助力学作用对金属材料实施加工处理，这是冶金、机械等行业生产的常用方式。根据材料可锻性这一工艺特性，可选择不同程度的冲击压力，以防施压过度而损坏金属性能。可锻性是反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如：将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小），允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及机械性能有关的临界变形的界限、导热性能等。
③可铸性。浇铸工艺在金属材料制造中的也是常用的方法，其基本原理：现在高温条件下把金属材料熔化，将金属水浇注于设定好的制造模具中，待其充分冷却之后拆开模具便可成形。可铸性反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性。熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。实际生产中，厂家可格局可铸性判断产品加工质量的好坏。
④可焊性。金属材料使用范围日趋广泛，除了单一金属配件产品外，成套金属材质的设备功能更多，主要运用于建筑、机械、供电等工程。金属材料工艺性能里涉及到了可焊性，这种工艺性能使得相同或不同材质的金属能够焊接组合。反映金属材料在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压），最终让材料之间形成相对完整的结合，组件成多功能的金属结构体，这一特性表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性等。
3 综合维持材料工艺性能的措施
工业是我国国民经济的核心产业构成，金属材料是工业生产活动的物质原料，及时供应金属材料有助于产品加工活动的持续性。新时期金属产品销售市场受到了国外企业的冲击，本土加工的成品质量与发达国家存在明显的差异，直接导致国内待加工企业的经济收益减少。尽管我国在工业科技上不如发达国家，但只要确保金属材料具备良好的工艺性能，便可保证成品质量与客户要求一致。因此，企业应结合相应的材料特性，制定切实可行的维持措施。
①切削方面。上述提到，金属材料可详细分为黑色金属、有色金属、特种金属三大类，不用材料之间的使用具有差异性，但其在工艺性能上又有着一定的相似性。企业选用金属材料进行加工生产，应先重点考虑选用哪一种材料，综合对比切削难度、质量高低、成本投入等因素，选定合适材料后才能进行切削性能的维持。对于一些高难度的切削处理，可选择合适的气割工艺，如图2所示，这种在特殊温度条件下的切割，能够有效维持材料的切削性能。 ②铸造方面。生产操作是金属材料工艺性能的实现过程，每一种操作流程方案都会产生不同的工艺性能。因此，加工生产时应注意操作的规范性，这是保证金属材料工艺性能的基本要求，铸造工艺性能维持要注意相关指标的控制。以金属铸造流程为例，实际浇注操作环节里，必须严格控制金属溶液的浇注量、浇注时间、浇注速度等，这些都是影响金属成型的关键因素。为了维持好材料的铸造性能，操作时要控制好金属溶液的浇注过程，严格控制以上几个指标。
③锻造方面。锻造是根据金属材料性质实施的一种力学加工方案，维持材料锻造方面的工艺性能，应当控制好锻造时施加的压力荷载，防止过载冲击损坏金属产品的完整性。机械制造与加工中，常用冲压模具制造各种零配件，其本质上是利用压力荷载冲压制造的工艺方案，这对于冲力荷载大小提出了详细的要求。冲压模具在压力机上固定好之后，将金属材料放置于工作台平面，完成定位校准才能正式冲压生产，位置偏移或冲压过载损坏零件。
④焊接性能。许多金属材料在不同条件下，需要组合使用才能制造出大型的金属设施，这就需要对材料进行焊接处理。基于原有的可焊性工艺性能特点，焊接处理时还需加强焊接质量的控制。其中，最为关键的是控制焊缝质量，如：大型钢架组合安装过程中，要选用材质性能相匹配的焊条作为焊接体；小型金属管道焊接时，应考虑管道点焊的时间，高温状态下使金属材料的工艺性能得到最大发挥。必要时也可适当地调整焊接温度、焊条材质等，以保焊缝的质量合格。
4 结 语
物质材料是人们完成各种生产实践的基本条件，工程材料学理论研究取得了显著的发展成果，为生产型企业创造了丰厚的经济收益。掌握金属材料的工艺性能，能够更好地分配物质原料，减少金属成品加工的浪费率，带动生产收益水平的增长。
参考文献：
[1] 黄礼平,汪建林,周德耀,等.54422高强度、高韧性、高淬透性钛合金[J].机械工程材料,2010,(15):17-19.
[2] 齐世禄.控制与减小热处理变形的措施[J].模具工业,2011,(13):12-14.
[3] 邱以清,王溪,贾光霖,等.电磁离心铸造过程中液态金属角速度分布数学模型[J].东北大学学报,2010,29(2):56-58.
[4] 贾光霖,张国志,康进武,等.电磁离心铸造液态金属运动规律的数学模型[J].东北大学学报,2011,(12):43-44.
关键词：金属材料；工艺性能；维持；策略
中图分类号：TG115.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0177-02
物质原料是人类从事生产活动的前提，企业储存大量的物料能够保证生产加工活动的顺利开展。金属材料作为一种普遍的物质原料，正广泛运用于制造业、建筑业、电力业等多个领域，为产品加工、制造、改良等提供了物质基础。由于金属材料类别涉及到不同类别，掌握材料工艺性能可指导实际生产加工中合理地应用。
1 金属材料的分类与应用
金属材料在生产加工活动中提供了物质保障，金属材料性能决定了最终成品质量的高低。近年来材料工程学研究取得了显著的成果，为金属材料相关特点的分析给予指导。从我国工业发展现状考虑，当前金属材料的类别包括：黑色金属、有色竞速、特种金属等三大类，每一种金属材料在不同产品加工制造中均有重要的应用。
①黑色金属。即“钢铁材料”，这是现代工业化生产最常见的金属材料，其应用范围相对广泛。常见的黑色金属包括：含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的不锈钢、耐热钢、高温合金等。我国地下金属矿物资源存储量丰富，为工业生产提供了充足的资源保证。黑色金属在实际生产应用中，主要运用于钢材产品的制造，如：钢架、钢管等，具有较强的耐久性。
②有色金属。相对于黑色金属，有色金属的存储量较少，常用于一些特殊产品的加工制造。材料工程学对有色金属的定义：指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。对于有色金属的加工制造，成品质量的要求相当严格。如：市场上流通的黄金、铂金首饰等，均属于有色金属的范畴，此类金属材料成本高，适用于高档次产品的生产。
③特种金属材料。这类金属是世界上存储量极少的稀有金属，通常不应用于普通产品的加工制造。目前，特种技术材料包括：结构金属材料、功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等。特种金属材料多数运用于科技研究工作，由高精密试验仪器抽取少量用于物理、化学等性质的试验。一些极其稀少的特种金属，也可运用于军事武器的研制分析，如：军事导弹等。
2 金属材料主要的工艺性能
金属材料在各个行业中的运用越来越多，不同金属产品对原材料性能的要求不一，这就需要在生产加工过程中灵活地控制金属材料的工艺性能。工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能，如图1所示，这样能够为材料质量控制提供了选择的空间。简言之，金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面：
①切削性。反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行切削加工的难易程度。为了满足产品外形尺寸的标准要求，金属材料加工时均要通过适当的切削，从外形上保证金属成品的精度。如：机械制造行业中，选定毛坯料之后，生产人员要根据零配件图纸上标出的尺寸，对金属毛坯进行车、铣、刨等多项工艺流程，必要时还需特殊的加工修补，这样才能保证金属成品与设计图纸一致。
②可锻性。借助力学作用对金属材料实施加工处理，这是冶金、机械等行业生产的常用方式。根据材料可锻性这一工艺特性，可选择不同程度的冲击压力，以防施压过度而损坏金属性能。可锻性是反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如：将材料加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小），允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及机械性能有关的临界变形的界限、导热性能等。
③可铸性。浇铸工艺在金属材料制造中的也是常用的方法，其基本原理：现在高温条件下把金属材料熔化，将金属水浇注于设定好的制造模具中，待其充分冷却之后拆开模具便可成形。可铸性反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性。熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。实际生产中，厂家可格局可铸性判断产品加工质量的好坏。
④可焊性。金属材料使用范围日趋广泛，除了单一金属配件产品外，成套金属材质的设备功能更多，主要运用于建筑、机械、供电等工程。金属材料工艺性能里涉及到了可焊性，这种工艺性能使得相同或不同材质的金属能够焊接组合。反映金属材料在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压），最终让材料之间形成相对完整的结合，组件成多功能的金属结构体，这一特性表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性等。
3 综合维持材料工艺性能的措施
工业是我国国民经济的核心产业构成，金属材料是工业生产活动的物质原料，及时供应金属材料有助于产品加工活动的持续性。新时期金属产品销售市场受到了国外企业的冲击，本土加工的成品质量与发达国家存在明显的差异，直接导致国内待加工企业的经济收益减少。尽管我国在工业科技上不如发达国家，但只要确保金属材料具备良好的工艺性能，便可保证成品质量与客户要求一致。因此，企业应结合相应的材料特性，制定切实可行的维持措施。
①切削方面。上述提到，金属材料可详细分为黑色金属、有色金属、特种金属三大类，不用材料之间的使用具有差异性，但其在工艺性能上又有着一定的相似性。企业选用金属材料进行加工生产，应先重点考虑选用哪一种材料，综合对比切削难度、质量高低、成本投入等因素，选定合适材料后才能进行切削性能的维持。对于一些高难度的切削处理，可选择合适的气割工艺，如图2所示，这种在特殊温度条件下的切割，能够有效维持材料的切削性能。 ②铸造方面。生产操作是金属材料工艺性能的实现过程，每一种操作流程方案都会产生不同的工艺性能。因此，加工生产时应注意操作的规范性，这是保证金属材料工艺性能的基本要求，铸造工艺性能维持要注意相关指标的控制。以金属铸造流程为例，实际浇注操作环节里，必须严格控制金属溶液的浇注量、浇注时间、浇注速度等，这些都是影响金属成型的关键因素。为了维持好材料的铸造性能，操作时要控制好金属溶液的浇注过程，严格控制以上几个指标。
③锻造方面。锻造是根据金属材料性质实施的一种力学加工方案，维持材料锻造方面的工艺性能，应当控制好锻造时施加的压力荷载，防止过载冲击损坏金属产品的完整性。机械制造与加工中，常用冲压模具制造各种零配件，其本质上是利用压力荷载冲压制造的工艺方案，这对于冲力荷载大小提出了详细的要求。冲压模具在压力机上固定好之后，将金属材料放置于工作台平面，完成定位校准才能正式冲压生产，位置偏移或冲压过载损坏零件。
④焊接性能。许多金属材料在不同条件下，需要组合使用才能制造出大型的金属设施，这就需要对材料进行焊接处理。基于原有的可焊性工艺性能特点，焊接处理时还需加强焊接质量的控制。其中，最为关键的是控制焊缝质量，如：大型钢架组合安装过程中，要选用材质性能相匹配的焊条作为焊接体；小型金属管道焊接时，应考虑管道点焊的时间，高温状态下使金属材料的工艺性能得到最大发挥。必要时也可适当地调整焊接温度、焊条材质等，以保焊缝的质量合格。
4 结 语
物质材料是人们完成各种生产实践的基本条件，工程材料学理论研究取得了显著的发展成果，为生产型企业创造了丰厚的经济收益。掌握金属材料的工艺性能，能够更好地分配物质原料，减少金属成品加工的浪费率，带动生产收益水平的增长。
参考文献：
[1] 黄礼平,汪建林,周德耀,等.54422高强度、高韧性、高淬透性钛合金[J].机械工程材料,2010,(15):17-19.
[2] 齐世禄.控制与减小热处理变形的措施[J].模具工业,2011,(13):12-14.
[3] 邱以清,王溪,贾光霖,等.电磁离心铸造过程中液态金属角速度分布数学模型[J].东北大学学报,2010,29(2):56-58.
[4] 贾光霖,张国志,康进武,等.电磁离心铸造液态金属运动规律的数学模型[J].东北大学学报,2011,(12):43-44.