金属材料的组织与性能的关系探讨

秦国飞，韩 茜*

（商洛市商州区商洛学院，陕西 商洛 726000）

多数不同种类的金属材料已经在人们的生活中不断地被广泛应用。常见的金属主要是由金、银、铜和其他不同类型的金属元素组成。常见的金属可以被分为黑色金属和有色金属，前者重点应用于不同的工业领域，而有色金属加工的难度实际很大。但是因为不同种类金属元素的种类较多，不同的技术实际也会表现出不同的性能，因此对金属材料的组织和性能之间的关系进行探讨显得尤为重要。

1 金属材料的具体分类和实际应用

1.1 金属材料的概念

多数金属材料具有一定的光泽和延展性，使用的过程中还容易直接材料，常规可以将金属材料分成黑色金属和有色金属两种不一样的类型。多数黑色金属可以更好地被融入钢铁内部，实际更可以被称为“工业骨髓”。随着科学技术的不断发展，不同类型的化学材料正不断地被应用，真正替代钢铁的产品变得越来越多，但是大家对钢铁的需求量却会不断地下降。但是发展到现在钢铁材料在金属材料行业的位置依然是不可以被取代的。

人类文明和社会的发展实际和金属材料的进步有着直接的关系。几乎每一种不同的金属材料的出现都有着非常显著的标志，不同种类的金属材料正不断地推动人类社会向前进步。

1.2 黑色金属材料的具体组成和应用

黑色金属实际就是大家多熟悉的钢铁材料，在我国工业生产中的范围也很广。常见的黑色金属材料重点包括如下几个部分[1]。第一，纯铁的含铁量超过百分之九十；第二，铸铁的含铁量处于百分之四；第三，碳钢的含碳量介于百分之二。这三种主要的黑色金属是最为常见的黑色金属。

1.3 特种金属材料的组成和应用

特种金属材料在世界范围内都非常罕见，这种金属材料实际也不会被广泛应用于产品加工的过程中，现阶段的特种技术材料主要是由两种不同的类型组成。第一种是有着特殊结构的金属材料。第二种就是常见的功能性的金属材料，第二种金属材料不仅显得非常特殊，而且也可以被广泛应用于科学研究的过程中。更多的特种金属会被运用于军事导弹使用的过程中。

1.4 有色金属的组成和应用

虽然我国黑色金属的储量较多，但是有色金属的数量也不少。一般只有在生产特殊零件时才会使用有色金属。常见的轻金属、重金属、贵金属和其他不同类型的金属都可以被当作是有色金属。相比于其他种类的金属，有色金属使用的范围并不是很广。

2 金属材料组织结构和使用性能之间存在的关系

2.1 对物理性能产生的影响

在不同的条件下，不同类型的金属材料会展现出不一样的物理性能，所以其使用的范围也会在较短的时间内受到限制。例如，钢材如果处在温度超过1000度的环境中则会直接转化成液体，相关的物理性能也会不断地改变。但是，虽然金属确实有着较好的导热性能，但是多数的价格较高。因此可以采用铝或者铜来直接代替。这些不同的材料虽然都可以被当成散热片，自身也有着很强的散热性能[2]。此外，又因为其他不同类型的金属有着热胀冷缩的性能，如果在温差过大的环境中则会表现出不同的使用效果。又因为铁碳合金自身的耐热性较差，所以在使用的过程中会遭受很大的阻碍。

2.2 对化学性能产生的影响

在一些特殊化学介质的作用下，更多的金属材料会表现出不同的化学性能，其抗氧化性和耐腐蚀性能更是为人所称道。例如，钢铁材料如果长期被暴露在空气中自然会直接生锈，实际也会产生不一样的化学反应。因此，目前一般都会通过在材料的表面涂抹铅和铬等不同的元素来形成合适的氧化膜，为的就是能够在较短的时间内直接隔绝空气。此外，更可以通过在钢铁内部加入铬、镍和其他不同的元素来金属表面形成较为紧密的保护膜，从而避免其被化学物质腐蚀。

2.3 对力学性能的影响

众多金属材料自身的力学性能都会受到外界荷载的影响。例如最常见的铁碳合金内部主要是由五种最基本的结构组成的，内部所呈现的力学性质各不相同。第一，常见的铁塑体具有很强的韧性和可塑性，但是整体的硬度和强度却显得非常低；第二，奥氏体合金自身的强度和硬度都显得非常高，其内部的可塑性较高，经常会采用压力加工法来直接进行加工。第三，莱氏体主要是由奥氏体和渗碳体组成的，虽然内部的硬度较大，但是其可塑性实际却很差。从上述的分析可以看出，即便是同一个组织结构内部的元素相同，其内部的力学性能也会有所不同，而如果能够采用加热法和冷却法来直接进行处理，其金属内部的力学性能也会发生变化。

3 金属材料组织和工艺性能之间存在的关系

实践中，金属材料的组织结构和工艺性能之间确实存在着一定的关系，这种关系将会决定着其在切削、焊接和其他不同方面都会发挥不同的作用。

3.1 对切削性能的影响

从表面上看材料的切削性能和其硬度有着直接的关系，但是实际也和组织状态有着直接的关系。通常材料自身的硬度越高，其切削的过程会变得更加困难，但是实际使用时却显得非常光洁。在实际工业生产时一定要借助热处理工艺才能够改变切削的性质。例如，在实际处理低碳钢时，专业人员需要结合正火处理和其他不同的处理措施才能够在较短的时间内提升材料的硬度，中碳钢在接受退火工艺之后其切削性能会在较短的时间内有所提升，但是高碳钢却会在接受加工之后使得其硬度不断地降低。

3.2 对锻压性能产生的影响

锻压处理就是通过对金属施加外力来获得合适的尺寸以及形状，最终金属的形态更会被改变，锻压处理实际也最能够反映出金属加工的特性，重点可以采用塑性和抗变形力等不同的两大指标来有效地进行表示。金属的可塑性越高，其抗压性也就越低，其锻压性也就越强。一般而言纯金属材料的锻压性较强，而铁碳合金的锻压性能则相对较差。

3.3 对焊接性能的影响

常规的焊接性能就是在特定条件下所能够得到的质量最佳的焊接头。例如，如果碳钢内部的含碳量在短时间内变少，其焊接的性能就会发生变化。因此实际是不会直接借助高碳钢来直接焊接不同的构件的[3]。此外，不同铁碳合金中，其焊接的性能也会随着含碳量的不同而表现出很大的不同。例如，多数铁元素在高温高热的条件些会产生不良反应，从而使得其他金属的焊接性能变得更差。

3.4 对铸造性能的影响

如果能够将融化了的金属液体直接填充到铸造的造型中，实际指的就是金属铸造过程，只有在加工的过程中直接进行冷却和凝固才能够更好地满足尺寸的需求。不同金属铸造的性能反应的就是铸件自身的额质量。本次实践至少证明了两点内容：第一，多数共晶合金和纯度较高的金属组织都有着很高的流动性，所以容易形成缩孔；第二，有效地判断冷却过后金属组织的指廊将会直接影响铸造的性能。如果铸件内部的性能较差不仅会直接降低铸件本身的质量，更会为后续的使用埋下很深的隐患。

4 金属材料的性能和组织之间存在的关系

通过上文的分析可以得知多数金属材料内部的组织结构显得非常复杂。从研究的过程可以看出，纯度越高的金属会呈现出更高的晶体结构。即便是不同种类的金属材料，其内部的组织结构也有一定的不同，最终会使得自身金属材料的性能也会有所不同。但是，实践中多数金属材料属于一种多晶体组织，其材料的形状和组织结构之间确实存在着一定的关系。

从实验室给出的数据可以得知，多数晶体类型的金属材料会在强度上处于领先的地位。但是实际在进行冷热加工时，内部多数金属材料的性能会发生改变。在不同的条件下，金属材料内部的晶体会存在扭曲的现象，最终使得金属材料内部的结构也会出现不同的变化。

目前我国使用的金属材料多数是由合金钢材料组成的，此种材料内部的结构显得非常复杂。不同类型的合金材料不仅会影响合金材料自身的性能，更可以影响合金材料的寿命。常规合金材料主要是由单相的组织结构和多相的组织结构组成的。如果单相合金外部的条件发生了变化，其组织内部的原子顺序也会发生变化，从而使得合金材料自身的性质也会产生不同。如果多相合金内部的结构发生变化，则合金材料自身的性质也会产生不同，第二相体呢不的结构实际也会对合金材料的性质产生不良的影响。但是专业人员只有采用显微镜才能够清晰地看到里面的结构。实践中只有认真地分析不同合金内部的性能才能够更好地判断合金材料自身的质量。

5 金属材料组织和性能的实际应用

从上文的分析可以看出，不同金属的材料组织对于其机械性能、工艺性能和其他不同的性能都有着较强的影响，只有有效地改变材料内部的组织才能够在第一实践改变材料自身的性能。因此，专业人员只有采用合适的加工工艺才能够在第一时间改善金属自身的性能，并通过发挥金属的潜力来提升产品的质量。本文接下来重点介绍冷处理、热处理和其他不同的金属加工工艺。

冷处理的本质就是冷塑的变形，最终可以使得金属组织内部的纤维、材料强度和材料硬度得以提升。在实际生产的领域，可以采用冷塑变形的方式来直接加工铜材料。此外，热处理加工工艺也可以发挥非常重要的作用。常见的正火、退火、回火和其他不同类型的工艺都是热处理工艺，实际更被广泛应用于不同类型合金材料的处理中[4]。整个加工的过程如下：第一，在采用正火进行处理之后不仅能够在第一时间细化金属组织，更可以有效地提升其硬度以及强度；第二，在采用合适的退火处理工艺之后，多数金属组织也会朝着更加细化的方向发展，如果直接采用退火措施进行处理则会使得钢材的结构变得更加均匀。第三，如果采用特殊的球化处理措施其渗碳体会成为新的颗粒，不仅整个构件的切削性能会有所变化，内部也不会出现开裂的现象。如果能够在实践中采用合适的处理措施自然可以使得金属恢复良好的塑性。第四，如果采用合适的淬火处理不仅能够改变金属材料分布的情况，更可以将第二相能直接留在晶体内部，最终才能够更好地实现硬化目标；第五，如果采用化学热处理的方式自然可以直接在金属表面渗透入新的化学物质，并在改变材料表层化学成分的基础上更好地提升金属的性能。此外，在实际加工时通常会将不同种类的工艺相互结合在一起来让其发挥更大的作用。

只有在生产的过程中持续供应金属材料才能够为我国后续的生产贡献更多的力量。目前国外先进的金属材料已经冲击了我国的金属材料市场，但是只有在生产过程中采用针对性的金属材料施工要求自然可以更好地为不同的用户服务[5]。未来实践时可以从切削、锻造和切削三个方面来更高效地维持金属组织材料的性能。

6 结语

综上所述，金属材料不仅会在实践中广泛地被运用于工业生产领域，更和人们的生活有着直接的关系。但是正因为不同类型金属材料的种类很多，各自又有着不同的性能，所以其处理的工艺也会有不一样的差异。从上述的分析可以看出，金属材料内部的组织结构会对物理性能、化学性能和力学性能有不一样的影响。因此，只有根据实际情况选择合适的加工工艺才能够更好地改变内部的组织结构，并在改善材料性能的基础上更好地发挥金属材料的作用。