金屬材料的化學(xué)性質(zhì)主要是指在常溫或高溫下抵抗各種活性介質(zhì)化學(xué)侵蝕的能力，如耐酸、耐堿、抗氧化等。對(duì)于在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作的機(jī)器零件，其腐蝕程度比空氣或室溫下更嚴(yán)重，因此在設(shè)計(jì)這類(lèi)零件時(shí)應(yīng)特別注意金屬材料的化學(xué)性質(zhì)，并應(yīng)采用具有良好化學(xué)穩(wěn)定性的合金。例如，化學(xué)設(shè)備和醫(yī)療器械通常由不銹鋼制成，而內(nèi)燃機(jī)的排氣閥和發(fā)電站設(shè)備的一些部件通常由耐熱鋼制成。工藝性能是指金屬對(duì)零件制造過(guò)程的適應(yīng)性，包括鑄造性、鍛造可焊性、可加工性等。在設(shè)計(jì)零件和選擇工藝方法時(shí)，應(yīng)考慮金屬材料的工藝性能。例如，泵管制造商生產(chǎn)的灰鑄鐵具有優(yōu)異的鑄造性能，這是其被廣泛用于制造鑄件的一個(gè)重要原因，但是其可鍛性非常差，不能鍛造，并且其可焊性也很差。又如，低碳鋼具有優(yōu)異的可焊性泵管，而高碳鋼很差，因此低碳鋼被廣泛用于焊接結(jié)構(gòu)。不同化學(xué)成分的金屬材料具有不同的機(jī)械性能。即使是成分相同的材料，通過(guò)采用不同的加工和熱處理工藝，也可以獲得不同的力學(xué)性能。金屬材料機(jī)械性能的這種差異本質(zhì)上是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。因此，只有了解金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，才能掌握金屬材料性能的變化規(guī)律，這對(duì)材料的選擇和金屬材料的加工具有重要意義。相圖顯示的合金成分、顯微組織和性能的變化為根據(jù)機(jī)械性能要求選擇零件材料提供了依據(jù)。對(duì)于要求良好塑性和韌性的建筑結(jié)構(gòu)和各種類(lèi)型的鋼，應(yīng)選擇低碳含量的鋼。對(duì)強(qiáng)度、塑性和韌性要求高的機(jī)械零件應(yīng)為中碳含量適中的中碳鋼。對(duì)于要求高硬度和耐磨性的各種工具，應(yīng)選擇含碳量高的鋼種。白口鑄鐵具有高硬度和脆性，不能加工或鍛造。它很少使用，但它的耐磨性很好。它可用于一些需要耐磨且不受沖擊的零件，如拉絲模、軋輥、球磨機(jī)球等。提高鋼的性能主要有兩種方法：第一，泵管制造商調(diào)整鋼的化學(xué)成分并添加合金元素，即“合金化”；第二是通過(guò)鋼的熱處理。兩者之間有著極其密切的互補(bǔ)關(guān)系?！昂辖鸹睂⒃诘谖逭陆榻B，主要討論鋼的熱處理。鋼的熱處理是指以適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)固態(tài)鋼進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需的組織和性能的過(guò)程。鋼的熱處理目的是顯著提高鋼的力學(xué)性能，發(fā)揮鋼的潛能，提高工件的使用性能和使用壽命。還可用于消除毛坯(如鑄件、鍛件等)中缺陷，提高毛坯的加工性能，為后續(xù)加工準(zhǔn)備組織。

隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱處理在改善和強(qiáng)化金屬材料、提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約材料和提高經(jīng)濟(jì)效益方面也將發(fā)揮更大的作用。熱處理與其他加工方法(鑄造、鍛造、焊接、切割等)的區(qū)別。)是它只改變金屬材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，但不改變它的形狀和大小。當(dāng)鋼被加熱時(shí)，獲得的奧氏體晶粒尺寸對(duì)冷卻和轉(zhuǎn)變后的鋼的性能有很大影響。加熱時(shí)，奧氏體晶粒細(xì)小，冷卻后的顯微組織也細(xì)小。另一方面，組織龐大。鋼的晶粒細(xì)化不僅能有效提高強(qiáng)度，還能顯著提高塑性和韌性，這是其他強(qiáng)化方法無(wú)法比擬的。因此，在材料選擇和熱處理工藝中，如何獲得細(xì)小的奧氏體晶粒對(duì)工件的工作性能和質(zhì)量具有重要意義。金屬結(jié)構(gòu)中的晶粒尺寸由晶粒尺寸等級(jí)指數(shù)表示。奧氏體晶粒尺寸可以通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)圖比較來(lái)評(píng)估。根據(jù)GB6394—86 《金屬平均晶粒度測(cè)定法》，奧氏體的標(biāo)準(zhǔn)晶粒度通常分為12級(jí)，從000到10。一般認(rèn)為，粗顆粒在4級(jí)以下，細(xì)顆粒在5級(jí)至8級(jí)之間，超細(xì)顆粒在8級(jí)以上。奧氏體的晶粒尺寸不僅與加熱溫度和保溫時(shí)間有關(guān)，還與奧氏體中碳和合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。奧氏體化溫度越高，晶粒生長(zhǎng)越明顯。隨著鋼中奧氏體碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)增加。當(dāng)奧氏體晶界上存在未溶解的殘余滲碳體時(shí)，奧氏體生長(zhǎng)緩慢，因此向奧氏體晶粒較小的鋼中添加合金元素也會(huì)影響奧氏體晶粒的生長(zhǎng)。

一般認(rèn)為，所有能形成穩(wěn)定碳化物和氮化物氧化物的元素，如鈦、釩、鋁等?？梢苑乐箠W氏體晶粒的生長(zhǎng)。然而，錳和磷會(huì)加速奧氏體晶粒的生長(zhǎng)。對(duì)于要求較低的結(jié)構(gòu)件，可以進(jìn)行最終熱處理。正火可以細(xì)化晶粒，正火后的顯微組織具有較高的力學(xué)性能。然而，大型或復(fù)雜零件淬火時(shí)可能會(huì)開(kāi)裂，因此正火可用作普通結(jié)構(gòu)零件或大型或復(fù)雜零件的最終熱處理。改善低碳鋼和低碳合金鋼的可加工性。一般認(rèn)為硬度在160~230HBS范圍內(nèi)，金屬具有良好的可加工性。當(dāng)硬度過(guò)高時(shí)，不僅加工困難，而且刀具也容易磨損。然而，當(dāng)硬度太低時(shí)，切削很容易粘在刀具上，這也導(dǎo)致刀具發(fā)熱和磨損，并且被加工零件的表面粗糙度值很大。低碳鋼和低碳合金鋼退火后的硬度一般低于160HBS，因此加工性差。正火可以提高其硬度和可加工性。消除過(guò)共析鋼中的二次滲碳體，準(zhǔn)備球化退火。因?yàn)檎鹄鋮s速度快，二次滲碳體沒(méi)有時(shí)間以網(wǎng)狀沿奧氏體晶界析出。