作為一名工程技術人員,為了合理使用金屬材料,就必須掌握其性能,并了解影響其性能的因素。影響金屬材料性能的因素有內因和外因兩個方面:內因是材料的化學成分;外因是材料的加工工藝,主要指熱處理和塑性變形(金相分析儀)。
因化學成分不同,金屬材料的性能就不同。*典型的就是鋼和鑄鐵,二者都是鐵碳合金,區(qū)別在于碳的質量分數(shù)不同。鋼中碳的質量分數(shù)較低,強度高,并有良好的塑性和韌性,可以進行鍛壓加工,并有較好的焊接性;而鑄鐵中碳的質量分數(shù)較高,抗拉強度較低,而且塑性和韌性差,不能進行壓力加工,但有良好的鑄造性能。通過研究分析得知,金屬材料的化學成分不同,其內部組織結構就不同,如鋼組織中滲碳體(Fe3C)數(shù)量較少,而鑄鐵組織滲碳體數(shù)量較多,從而造成了鋼和鑄鐵在性能上的差異。
熱處理是改善金屬材料性能的重要手段。同一種金屬材料,熱處理工藝不同,熱處理后的性能就截然不同。將兩個碳的質量分數(shù)為0.77%的T8鋼試樣加熱到800℃,保溫適當時間,分別在水中和空氣中冷卻,然后測試兩個試樣的硬度。在水中冷卻的T8鋼試樣硬度很高,可達600HRC以上,而在空氣中冷卻的T8鋼試樣硬度卻不足30HRC,、。產生這種性能差異的原因是,在不同的熱處理冷卻過程中T8鋼發(fā)生了不同的組織轉變,生成了不同組織的產物。也就是說,熱處理是通過改變金屬材料的內部組織結構來達到改善其性能的目的。
對金屬材料進行塑性變形加工也可以改變金屬材料的性能,對于某些金屬材料,這種方法是對其進行強化的**手段。
綜上所述,金屬材料的性能首先取決于其內部組織結構,而內部組織結構又取決于化學成分和加工工藝條件。因此,改善金屬材料性能的途徑就是合金化、熱處理和塑性變形?;瘜W成分可以有元素分析儀得知,加工工藝由金相分析儀來觀察。