导图社区 金属材料的工艺性能
下图梳理了金属材料的工艺性能的内容，包含金属材料的力学性能、切削加工性能、焊接性能、塑性加工性能、铸造性能等。
钢中的合金元素的思维导图，介绍了合金元素与铁、碳的作用、合金元素对铁碳相图的影响、合金元素对钢热处理的影响等。
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材料的力学性能
总平面图知识合集
金属材料的工艺性能
金属材料的力学性能
强度
抵抗塑性变形或断裂的能力
抗拉强度
屈服强度
疲劳强度
蠕变强度
韧性
塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力
冲击韧性
抵抗冲击载荷作用的能力
断裂韧性
抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力
刚度
在载荷下维持材料本身形状的能力
体模量
总应力比体积的总应变
杨氏模量
剪切模量
塑性
断裂前产生永久塑性变形的能力
断后伸长率
断面收缩率
钢的热处理工艺性能
切削加工性能
用切削后的表面粗糙度和刀具寿命来表示
金属材料具有适当的硬度和足够的脆性时切削性良好
改变钢的化学成分（加少量铅，磷）和进行适当的热处理（低碳钢正火，高碳钢球化退火）可以提高切削加工性
铜具有良好的切削加工性
焊接性能
焊接是一种以加热，高温或者高压的方式接合金属的制造工艺及技术
焊接性: 获得优质焊接接头的难易程度
钢材的碳含量是焊接性好坏的主要因素
低碳钢和质量分数低于0.18%的合金钢焊接性能较好。碳含量和合金元素达到含量越高，焊接性能越差
塑性加工性能
塑性加工手段
锻造
轧制
挤压
拉拔
冲压
塑性变形后金属在加热时组织和性能的变化
金属进行塑性变形后，组织结构和性能发生很大的变化：滑移，孪生，晶粒变形，形变织构，位错，空位等晶体缺陷增多，产生残余应力，加工硬化
随着加热温度的提高，变形金属将相继发生回复，再结晶和晶粒长大的过程
金属的回复
变形后的金属在较低温度进行加热，会发生回复过程
组织变化：晶粒内部位错等缺陷减少，晶粒仍保持变形后的形态，显微组织不发生明显变化
性能：材料的强度和硬度略有降低，塑性有增高，残余应力大大降低
工程应用：对变形金属进行去应力退火，降低残余内应力，保留加工硬化效果。
金属的再结晶
变形后的金属在较高温度加热时，被拉长（或压扁），破碎的晶粒通过重新生核，长大变成新的均匀，细小的等轴晶，这个过程叫做再结晶
性能: 变形金属再结晶后，强度硬度明显降低，塑性，韧性大大提高，加工硬化现象被消除，内应力全部消失。物理，化学性能基本上恢复到变形以前的水平。
再结晶温度：最低再结晶温度 T再=（0.35~0.4）T熔
金属的热加工和冷加工
热加工
在再结晶温度以上的塑性变形加工
热锻，热轧，热挤压，热拔
冷加工
在再结晶温度以下的塑性变形加工
冷镦，冷轧，冷挤压，冷冲
金属热加工及其对组织，性能的影响
热加工由于温度处于再结晶温度以上，金属塑性变形后，随即发生再结晶，加工硬化随即消除，使材料保持良好的塑性状态。
热加工能使铸态金属中的气孔，疏松，微裂纹焊合，提高金属的致密度；减轻或消除枝晶偏析和改善夹杂物，第二相的分布等。
热加工能打碎铸态金属中的粗大树枝晶和柱状晶，并通过再结晶获得等轴细晶粒。
热加工提高金属的强度，塑性和韧性，使金属的力学性能全面提高
金属的冷加工及其对组织，性能的影响
冷加工加工温度处于再结晶温度以下，金属材料发生塑性变形使不发生再结晶过程。冷加工发生塑性变形，金属晶粒变形，组织细化，缺陷增加。
金属材料的强度和硬度升高，塑性和韧性下降，即产生加工硬化现象
加工硬化在实际工程中的应用
加工硬化是强化金属（提高强度）的方法之一，对纯金属以及不能用热处理方法强化的金属来说尤其重要。例如可以用冷拉、滚压和喷丸等工艺，提高金属材料、零件和构件的表面强度；或者零件受力后，某些部位局部应力常超过材料的屈服极限，引起塑性变形，由于加工硬化限制了塑性变形的继续发展，可提高零件和构件的安全度；
坏处：加工硬化提高了变形抗力，给金属的继续加工带来困难。如冷拉钢丝，由于加工硬化使进一步拉拔耗能大，甚至被拉断，因此必须经中间退火，消除加工硬化后再拉拔。又如在切削加工中会使工件表层脆而硬，在切削时增加切削力，加速刀具磨损等。
锻造性能
热锻
高于800℃
温锻或半热锻
300~800℃
冷锻
室温
优点： 锻造可以使粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细，大小均匀的等轴再结晶组织，使偏析，疏松，气孔，夹渣等压实和焊合，组织变得紧密，提高了金属的塑性和力学性能。
锻造用料： 碳素钢，合金钢，其次是镁，铜，钛等及其合金
锻造性: 金属材料用锻压加工方法成型的适应能力
金属的塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好
铸造性能
流动性
收缩性
铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象
偏析
金属凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象
