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。對于在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作的機器零件，其腐蝕程度比空氣或室溫下更嚴重，因此在設(shè)計這類零件時應(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零件制造過程的適應(yīng)性，包括鑄造性、鍛造可焊性、可加工性等。在設(shè)計零件和選擇工藝方法時，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械性能。即使是成分相同的材料，通過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)機械性能要求選擇零件材料提供了依據(jù)。對于要求良好塑性和韌性的建筑結(jié)構(gòu)和各種類型的鋼，應(yīng)選擇低碳含量的鋼。對強度、塑性和韌性要求高的機械零件應(yīng)為中碳含量適中的中碳鋼。對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”；第二是通過鋼的熱處理。兩者之間有著極其密切的互補關(guān)系。“合金化”將在第五章介紹，主要討論鋼的熱處理。鋼的熱處理是指以適當?shù)姆绞綄虘B(tài)鋼進行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需的組織和性能的過程。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，熱處理在改善和強化金屬材料、提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約材料和提高經(jīng)濟效益方面也將發(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。當鋼被加熱時，獲得的奧氏體晶粒尺寸對冷卻和轉(zhuǎn)變后的鋼的性能有很大影響。加熱時，奧氏體晶粒細小，冷卻后的顯微組織也細小。另一方面，組織龐大。鋼的晶粒細化不僅能有效提高強度，還能顯著提高塑性和韌性，這是其他強化方法無法比擬的。因此，在材料選擇和熱處理工藝中，如何獲得細小的奧氏體晶粒對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指數(shù)表示。奧氏體晶粒尺寸可以通過與標準等級圖比較來評估。根據(jù)GB6394—86 《金屬平均晶粒度測定法》，奧氏體的標準晶粒度通常分為12級，從000到10。一般認為，粗顆粒在4級以下，細顆粒在5級至8級之間，超細顆粒在8級以上。奧氏體的晶粒尺寸不僅與加熱溫度和保溫時間有關(guān)，還與奧氏體中碳和合金元素的質(zhì)量分數(shù)有關(guān)。奧氏體化溫度越高，晶粒生長越明顯。隨著鋼中奧氏體碳質(zhì)量分數(shù)的增加，晶粒長大趨勢增加。當奧氏體晶界上存在未溶解的殘余滲碳體時，奧氏體生長緩慢，因此向奧氏體晶粒較小的鋼中添加合金元素也會影響奧氏體晶粒的生長。

一般認為，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。然而，錳和磷會加速奧氏體晶粒的生長。對于要求較低的結(jié)構(gòu)件，可以進行最終熱處理。正火可以細化晶粒，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)雜零件淬火時可能會開裂，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。一般認為硬度在160~230HBS范圍內(nèi)，金屬具有良好的可加工性。當硬度過高時，不僅加工困難，而且刀具也容易磨損。然而，當硬度太低時，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。消除過共析鋼中的二次滲碳體，準備球化退火。因為正火冷卻速度快，二次滲碳體沒有時間以網(wǎng)狀沿奧氏體晶界析出。