金属材料的韧性力学性能是指金属材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力，目前常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定金属材料的韧性。冲击韧度是冲击试验缺口处单位横截面积上的冲击吸收功，表示为αk。其计算公式为：αk=Ak/S0    (1-5)式中αk-冲击韧度，J/cm²；Ak-冲击吸收功，J；S0-试样缺口处的横截面积，cm²。冲击韧度越大则表示金属材料的韧性越好，文献[1]介绍承受冲击载荷的机械零件，绝大多数是在一次冲击不足以使零件破坏的小能量多次冲击作用下而破坏的，此时的冲击

金属材料的工艺性能是对不同加工成型方法的适应能力，它包括铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性能等，工艺性能对零件的加工质量有直接的影响，因此在选择和制订其加工路线过程中要着重考虑工艺性能的问题，零件的加工或成型方法较多，在满足设计和使用要求的前提下，尽可能的采用低的成本、简单的工序等制造出合格的产品，小编分别叙述如下。(1)铸造性能金属或合金材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能，它包括流动性、收缩性和偏析倾向等几个指标。流动性是指液态或熔融金属的流动性，也可说充满铸型腔的能力，它受金属化学成分和浇注的影响

所谓疲劳是指金属零件在交变应力作用下，尽管零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过长时间的工作而产生裂纹或突然完全断裂的过程。衡量疲劳强度的重要指标为疲劳极限，是指应力低于一定值时，试样可以无限周期循环而不破坏，此应力值称为材料的疲劳极限，采用σ-1表示。实际上金属材料的疲劳极限是有限度的，一般将黑色金属应力循环107周次，有色金属、不锈钢应力循环108周次而不断裂的最大应力作为疲劳极限的，可以看出影响金属的疲劳强度的因素很多，主要为工作条件、表面状态、材料本身和残余内应力等，因此通过改善零件的结构形状、降低零件表

钢的化学成分决定了其具有不同的性能，在生产实践中可根据钢的用途进行分类，一般将钢分为结构钢、工具钢和特殊性能钢三类。①结构钢  指钢的含碳量不大于0.60%的低、中碳素结构钢和合金结构钢，多用于制造一般的机器零件（机器上的齿轮、轴、凸轮、键、标准件等）、机器构件（气轮机机架、起重机上的横梁等）和各项工程上的金属构件（工业与农业建筑钢筋、钢结构架、桥梁上的金属结构、铁路道轨、机车构件）以及弹簧等，它是用途十分广泛的一类。结构钢具有足够的强度和塑性、良好的冲击韧性、焊接性能好，同时也易于进行切削加工

增碳缺陷主要发生在铸钢中，一般增碳质量分数在0.08%~0.4%之间。消失模生产铸钢件时，铸件会发生表面增碳、体积增碳、局部增碳等不同情况。铸钢件的增碳存在很大的不均匀性，相同钢液成分的不同铸件，相同铸件的不同部位增碳量也是不同的。它和模样材料、内浇道位置、浇注速度的大小等有关。1．产生原因在浇注过程中，模样在高温钢液的作用下发生热解，部分热解产物排出型外，另一部分热解产物聚积在涂层和钢液间或模样与钢液的间隙中。自由碳在钢液和凝固界面上的扩散活力远大于在充型和冷凝过程中的扩散系数，存在着碳向钢液中的对流传质和扩散传

钢是指在铁碳相图上含碳量不大于2.11%的铁碳合金，根据钢中碳和合金元素含量的差异可分为碳素钢和合金钢。通常将含有铁、碳两主要元素及少量硅、锰、硫、磷等杂质的钢称为碳素钢（简称碳钢），它们是应用现实生活中最广的材料之一，约占整个钢铁产量的50%以上。该类钢依据钢中含碳量的不同，又可分为低碳钢（指含碳量≤0. 25%的钢）、中碳钢（0.25%<含碳量≤0. 60%的钢）和高碳钢（含碳量>0.60%的钢）三种。碳含量的高低直接影响到零件的硬度和耐磨性，因此在实际应用中要根据零件热处理后的具体要求

钢在加热后形成的奥氏体组织，特别是奥氏体晶粒大小对冷却转变后钢的组织和性能有着重要的影响。一般说来，奥氏体晶粒越细小，钢热处理后的强度越高，塑性越好，冲击韧度越高。但是奥氏体化温度过高或在高温下保持时间过长，将使钢的奥氏体晶粒长大，显著降低钢的冲击韧度，降低裂纹扩展功和提高脆性转变温度。此外，晶粒粗大的钢件，淬火变形和开裂倾向增大。尤其当晶粒大小不均时，还会显著降低钢的结构强度，引起应力集中，易于产生脆性断裂。因此，在热处理过程中应当十分注意防止奥氏体晶粒粗化。为了获得所期望的合适的奥氏体晶粒尺寸，必须弄清奥氏体晶

1．粉末粉末制取是粉末冶金的基础，现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。机械法包括机械粉碎法和雾化法。物理化学法包括还原法、电解法、电化学腐蚀法、还原一化合法、气相沉积法、液相沉积法等。其中以还原法、雾化法和电解法应用最广。粉末的形状与结构、粒度、粒形、密度、流动性、压制性、成形性等对粉末冶金制品的质量影响极大。2．预处理为了获得合格的粉末冶金制品，制坯前需对粉末进行降低杂质等处理，即将粉末进行退火、筛分、混合（包括与成形剂与润滑剂及粘结剂混合）、制粒、干燥等处理。3．压坯将经过预处理金属粉末或混合粉末

随着含碳量的增加，合金的室温组织中不仅渗碳体的量增加，其形态、分布也有变化。因此，合金的力学性能也随之发生变化。随含碳量的增加，钢的平衡组织中铁素体量减少，渗碳体量增加。在亚共析钢中，随碳含量增加，铁素体量减少，珠光体量增多，因而强度、硬度也升高，塑性、韧性不断下降。在过共析钢中，珠光体量减少，而网状二次渗碳体的量相对增加，因而强度、硬度上升，塑性、韧性下降。但是，当钢中wc>0.9%时，二次渗碳体沿晶界形成完整的网状形态，此时虽然硬度继续增高，但因网状二次渗碳体割裂基体，使钢的强度呈迅速下降趋势。随含碳量的

不同的材料，可能有不同的断裂方式，但是断裂属于塑性断裂还是脆性断裂，不仅与材料的化学成分和组织结构有关，而且还受工作环境、加载方式的影响。塑性材料在一定的条件下可以是脆性断裂，而脆性材料在一定条件下也表现出一定的塑性。如在室温拉伸时呈脆性断裂的铸铁等材料，在压应力的作用下却有一定的塑性。因此，在生产实际中，拉伸时呈脆性断裂的材料通常只用来制造在受压状态下工作的零件，而不用来制造重要零件。可见，研究影响材料断裂因素对工程实际应用十分重要。下面扼要介绍几个主要影响因素。(1)裂纹和应力状态的影响  

零件热处理过程中经常产生变形、歪扭或畸变，称为热处理变形。除了热处理引起的体积变化外，变形方式主要是歪扭，按照歪扭的成因，可分为：热歪扭和相变歪扭。1．热歪扭零件在加热和冷却过程中，由于内部温度分布不均匀而产生热应力。当此热应力超过材料在相应温度下的弹性极限时，则产生热歪扭。随着温度变化依次发生的塑性歪扭，于热处理后残留下来并形成永久变形。同时，残余应力还造成弹性歪扭，这两者均称为热歪扭。对弹性极限低和导热性差的材料来说，加热速度、冷却速度越大，温度分布不均匀程度越大，因而热歪扭越严重。2．相变歪扭热处理时如果发生

对于淬火变形来说冷却方式有较大的影响。一般采用均匀冷却的方法。相变引起的尺寸变化能够因钢材的合理选择而变小。但是，当钢种若已选定时，则由此而产生的热处理尺寸变化是不可避免的。在实际淬火操作中，主要是因钢件各部位不同时发生相变而产生的变形、开裂及热歪扭。为了缩小各部位马氏体化时间上的错开，采用在出现屈氏体组织附近的温度范围实行急冷，而在Ms点以下实行缓冷的方法较好。淬火冷却剂使用水时，则在Ms点以下冷却速度较大，则变形很大。要在Ms点以下实行缓冷，最好采用油中淬火，空气中冷却。水中急冷后，估计达到Ms点附近温度的时间

钢在淬火冷却过程中，趁它还处于奥氏体状态时即进行热矫直。因为奥氏体的塑性好，易于矫直。这种矫直法特别适用于淬透性好的高合金钢，如高速钢等。对于合金工具钢，如9WSi，CrWMn等也可采用此法，当在油中冷到200℃左右取出矫直，或于200℃左右的硝盐中冷却后再取出矫直。这种矫直法在矫直过程中内部组织转变不断进行，马氏体量不断增加，可能随时出现新的弯曲，因此必须反复验校，到100℃以下时，施力要缓，以防断裂。高速钢淬火以后，其内部尚剩有25%左右的残余奥氏体，等温淬火后残余奥氏体更多。在回火冷却的过程中大部分残余奥氏体

量具热处理质量检验包括淬火前和淬火回火后两大部分。不少单位对淬火前并不检查，结果出了不少不该发生的质量事故。淬火前主要查4项内容：材料是否符合图样资料规定；是否符合技术资料规定的工艺路线及工艺要求；工件有无翘曲变形；工作表面有无缺陷，如锈蚀、裂纹、碰伤；留磨量是否合理。 淬火回火后的质量检验如下：①外观检验。用肉眼或低倍放大镜观察表明有无麻点、锈斑、烧蚀、裂纹。②变形检查。检查工件尺寸的胀缩及翘曲，必须保证应有的磨量，对变形超差的量具，一般不宜采用冷校直，尽量采用热校直，热校直无效则返工重淬。③硬度检验。

 夹具热处理质量检验主要有外观检验、变形检验、硬度检验三项，金相检验一般不作要求，如果要检验，参照同钢种制作刀具的金相要求检验。 1)外观检验。用肉眼观察夹具表面有无裂纹、锈斑、烧蚀、盐渍或其他污物。 2)变形橙验。检查工件尺寸的胀缩及翘曲，必须保证应有的磨量，对变形超差的零件应及时采取相应措施校直。变形超差无法校直时应采取快速退火或正火，校直后重新淬火回火，再校直。 3)硬度检验。夹具的硬度检验比量具要难得多，也比较难测准，这需要制作一些测量硬度的辅助支架或夹具等。其他工具

杆状零件在淬火时主要产生弯曲变形。长杆状的零件弯曲变形几乎是不可避免的，必须由相应的矫直工序来解决。但是应当尽可能减少其弯曲变形，对那些要求硬度较高而在矫直时容易折断的工件，尤其如此。1．截面对称的杆状件所谓“截面对称”的杆状零件，即圆形、方形、六角形等。这类零件在冷却时，只要工件的运动方向垂直冷却剂，外界吸热理应均匀，即互相对称的两个方向吸热情况相同。因此，只要我们真正掌握这一点，就可以使零件淬火变形很小，当然这是说在加热时零件没有发生变形。实际上对长杆状工件来说，真正做到外界均匀地吸热是

在工业生产中，热塑性加工通常是指将金属材料加热至高温进行的锻造、热轧等塑性加工过程，除了一些铸件和烧结件之外，几乎所有的金属都要进行热塑性加工，其中一部分成为成品，在热塑性加工状态下使用；另一部分为中间制品，尚需进一步加工。无论是成品还是中间制品，它们的性能都受热塑性加工过程所形成组织的影响。从金属学的角度看，所谓热塑性加工是指在再结晶温度以上的塑性加工过程，在再结晶温度以下的塑性加工过程称为冷塑性加工。例如，铅、锡的再结晶温度低于室温，因此，在室温下对铅、锡进行塑性加工属于热塑性加工。钨的再结晶温度约为1200℃

合金是指两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结，或用其他方法组合而成的具有金属特征的物质。合金具有较高的强度、硬度以及某些优异的物理、化学性能和力学性能，且价格相对低廉，是工业上广泛使用的金属材料。组成合金的最基本的、独立的物质称为组元。一般来说，组元就是组成合金的元素，但有时也可将稳定的化合物作为组元，如铁碳合金中的Fe3C。合金中化学成分和结构相同，与其他组成部分有界面分开的独立均匀的组成部分称为“相”。相图是对合金材料性质进行研究和开发的非常有用的工具，对材料的生产加工也具

1、加工硬化  在塑性变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，即随着变形量的增加，金属的强度、硬度增大，而塑性、韧性下降，这种现象即为加工硬化或形变强化。加工硬化现象在金属材料生产过程中具有重要的实际意义，目前已广泛用来提高金属材料的强度。例如自行车链条的链板，材料为Q345 (16Mn)低合金钢，原来的硬度为150HBW，抗拉强度Rm≥520MPa，经过五次轧制，钢板厚度从3.5mm压缩到1.2mm（变形量为65.7%），这时硬度提高到275HBW，抗拉强度提高到接近

断裂是金属材料在外力的作用下丧失连续性的过程。它包括裂纹的萌生和裂纹的扩展两个基本过程。断裂过程的研究在工程上有很大的实际意义。金属零件的断裂，不仅使整个设备停止运转，并且往往造成重大伤亡事故，比塑性变形产生的后果要严重得多。(1)塑性断裂  塑性断裂又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。由于塑性断裂前产生显著的塑性变形，容易引起人们的注意，从而可及时采取措施防止断裂的发生，即使局部发生断裂，也不会造成灾难性事故。对于使用时只有塑性断裂可能的金属材