摘要：本文阐述了机械工程材料的质量构成、质量控制的要求。
关键词：工程材料；质且控制；建立模型
柴油机的制造,离不开对各种机械工程材料的利用,一台柴油机,用若干钢、铸铁、有色金属与合金、橡胶、塑料等材料制成的零件组装而成,加人适量的油、水、空气,按科学的原理结合并运转,就能将化学能转变为热能、进而转变为机械能,源源不断地为人类提供动力。现代内燃机的进展,无不融入多学科的先进技术,无不是建立在材料科学的物质基础之上。
一、材料的种类
以材料的通常形态来分类,可分为三类：
（1）液态材料。人们更多的称它们为“原料”,如各种油料、酸、碱、脂、醇、醚、酮等多种试剂、水、及其它们的混合物等,是不定形材料。
（2）气态材料。如氧气、乙炔气、丙烷气、二氧化碳气、氨气、氮气、氢气、空气等。
（3）固态材料。著名的材料专家、中科院院士师昌绪先生有一种分法,将固态材料分为四大类“’金属材料有色与黑色金属、及其合金。高分子材料木材、皮革、纤维、橡胶、胶木、尼龙,塑料、多种聚合物等。复合材料稻草、砖、纸、碳纤维增强塑料、金属基复合材料、陶瓷复合材料等。陶瓷材料石头、陶器、玻璃、水泥、耐火材料、石英、金属陶瓷、耐高温陶瓷、韧性工程陶瓷、先进功能陶瓷等。
二、机械工程用金属材料的质量构成
材料的质量可以用多项指标表示,并可用严格的科学方法进行侧试与评定。设计和工艺人员可按产品零件的需要进行选取。
2.1 金属型材的质量构成（以钢材为例）
在严格跟踪冶炼炉号与掌握质保书的情况下,金属型材的质量,可用以下指标来表示：
（1）外形尺寸精度：检查各种规格的材料尺寸是否符合钢材的标准,对于贵金属材料,此项检查尤为重要。
（2）表面质量：材料表面是否存在裂纹、折迭、结疤、凹陷等。
（3）电磁特性：如硅钢片的导磁率、剩磁、矫顽力等。
（4）钢材的锻压比要求：钢材的锻压比即型材的横截面积与钢锭横截面积之比。以钢锭的延伸为例,锻压比和形成纤维组织的关系为：2~4时,钢锭中部的等轴晶粒被拉长,四周和锭轴垂直的柱状结晶只是略呈倾斜4~6时,钢锭中心已形成明显的纤维组织,边部的柱状晶虽以被拉长,但还未与轴平行只有当锻压比达7~10,整个钢锭上才呈现出一致的纤维组织‘’。中等钢径高速柴油机曲轴用钢,锻压比应不小于7。
（5）材料的化学成分：通过精准的化学分析方法进行判定。生产现场可通过火花鉴别和定性的光谱检查等手段加以鉴别。
（6）力学性能：通过对材料进行机械性能试验,测定材料的强度、韧性等,一般设置抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击韧性、硬度、疲劳等诸项指标。
（7）金相组织：通过金相检查的方法进行评定,主安项目为晶粒度、脱碳层深度、夹杂物类别与评级、基体组织,以及各种低倍组织缺陷。
（8）端淬试验：通过端淬试验,了解钢材的淬透性,从而掌握钢制零件的可淬硬性能。
（9）超声波探伤：检查较大截面尺寸钢材的内在缺陷,如缩孔、气泡、夹渣、内裂缝,必要时还可以进行塔形试验,用剥层的方法捡查发纹的分布与严重程度。
（10）耐腐蚀性试验：全世界每年被腐蚀的金属设备与材料,约相当于金属（主要是钢铁）年产量的20%~40%,数量达1亿吨以上‘’。耐腐蚀性能,应根据产品的工况与应用环境加以考虑。尤其是上海,地处沿海,相对湿度较高,钢铁零件防锈蚀的工作显得比较突出。
（11）材料的工艺性能试验：如锻造材料的热顶锻试验,冲压用薄板材料延展性的杯突试验,钢丝的缠绕试验,材料的切削性能试验,非调质钢的控制加热、锻轧、冷却试验,材料的可焊接性能试验等。
2.2铸铁件的质量要求
（1）铸件的化学成分、机械性能、基体组织（石墨形态与大小、珠光体铁素体的数量与相对比例等）。除有特别的要求,一般铸铁件以机械性能验收,化学成分仅作参考。
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（2）铸件的尺寸精度、铸件的重量公差、铸件的表面粗糙度。
（3）铸件的各种缺陷,如气孔、缩松、夹渣、冷隔、砂眼、粘砂、铁豆、脉纹等。
2.3锻件的质量要求
锻件均用型钢锻造而成,它的质量要求主要表现为：
（1）表面质量要求,如折叠、裂纹、未冲满型腔、错位、抛丸清理的表面覆盖率等。
（2）内在质量要求,如过烧、脱碳、锻件流线走向、金相组织、机械性能、表面强化后的应力状态（或弧高度）等。对与非调质钢,锻造前的加热控温、控锻、锻后的控制冷却,是锻件的全部质量所在。
2.4粉末冶金件的质量要求
（1）粉末冶金件的化学成分、密度、含油率、孔隙率。
（2）粉末冶金件的组织,如珠光体与铁素体量、油离石墨量、淬火后的马氏体量、渗碳体量及其分布等。
（3）粉末冶金件的力学性能,包括强度（抗拉、抗压、屈服、压溃）、延伸率、冲击功、表观硬度等。
2.5焊接件的质量要求
一般用作结构零件的焊接件质量要求,主要表现为焊缝的致密性能无假焊、夹杂、孔隙存在,焊接构件的尺寸精度。合理的焊接工艺,将使焊接产生的热影响区及热应力分布合理,以减少严重的变形甚至开裂。对于承受高温高压类的容器,有专门的焊接规范。各类金属材料的消耗,是机械制造企业的最大类的材料消耗,无论是材料的管理,还是材料的质量指标测试与控制,其经验与条件相对成熟得多。一般的机械制造工厂的试验室,基本是以检测金属材料为目标来设置的。
三、机械工程材料的质且控制
机械工程材料的管理必须重视“材料的管理”既包括材料自身的质最控制,也包括材料的流转管理。在这一方面,我公司有相应程序文件加以规范。基本要求概括如下：
（1）各种材料的选用,必须按照技术标准。标准可以是国家标准、行业标准、企业标准或特殊的产品标准。
在按标准选用材料时,应明确提出材料的品级与主要指标项目。因为我国是以一个通用标准面对各个行业的需求,不具备专业性。发达国家有适合于各个行业特需的钢铁技术标准。人们也不难发现,发达国家的钢材标准中,极少提供“冲击韧性”这一指标,因为它不代表机械的实际运转情况，Cat连杆只要求检验布氏硬度（HB）和脱碳层深度,这正是基于对硬度代表综合机械性能的透彻理解。所有指标照搬,不仅忽视了主次项目,也给质量的准确判别带来障碍,增加了测试成本。
（2）严格按照相关技术标准进行采购,如果采购货源、品种、规格发生变化,需经申请部门与质量管理部门同意,并办理变更手续。
（3）材料的验收或确认按相关技术标准进行,有的品种需进行必要的理化检测与工艺试验,确保合格产品接收。以连杆材料为例,原用火焰炉加热,钢材表面的“发纹”,在钢棒的加热中,表面被烧损,形成一层较均匀的薄脱碳层,无形之中消除了发纹的影响。而工艺进步了,棒料改为中频感应加热,时间短加热快,脱碳很少,材料表面的发纹依然存在,在随后的锻造中,发纹扩展为裂纹,此时,“发纹”问题将引起重视。
（4）验收与确认的材料,必须按材料自身的特点与要求,进行仓储管理。投人制造加工过程后,仍需加强材料的流转管理,防止过程中的错料、混料,并满足若干材料特殊的管理要求,如腐蚀性、防潮、有毒有害等,都必须高度重视,以免造成不必要的质量问题和损害。
结语
由此可见，对机械工程材料在选材中进行质量控制非常重要，这就要求高度重视质量控制措施，并结合自身实际，制定完善的监督和控制管理体系，充分保证对每个环节进行充分监督，保证企业利益的同时，发挥其应有的价值。
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论文作者:魏亚萍,张丽春
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/23
标签：材料论文; 质量论文; 机械工程论文; 脱碳论文; 钢锭论文; 钢材论文; 表面论文; 《电力设备》2017年第26期论文;