材料的工艺是指利用生产(加工)工具对各种原材料、半成品进行加工或处理,最后使之成为产品的方法。工艺是人类在漫长的生产劳动中积累起来并经过总结和验证的操作技术经验。
工艺是一种经历一系列的过程,并在这一系列过程中,完成从始态(原料)到终态(成品)的变化。即利用工具改变原材料和半成品的化学及物理构成,如形状大小、成分、性质或表面状况,使其变成预期产品的过程。如机械制造过程中的铸造、锻压、机加工、热处理、焊接等过程。工艺过程是劳动过程的主要组成部分。
材料的工艺目的在于用最经济的工艺手段来满足产品的要求,这些要求包括材料内部的成分、结构和组织(可以并称为结构),以及外部形状-尺寸及表面质量。依据这个目的,做如下几点说明。
1. 工艺的分类-生产工艺及加工工艺
利用生产(加工)工具对各种原材料、半成品进行加工或处理,最后使之成为产品,这里的产品一般可以分为原材料和器件两大类。
材料生产厂的产品为原材料,以金属材料为例,冶金工厂生产的产品是各种金属材料的棒、板、管、丝等。因此,原材料的生产依据是生产工艺。
材料加工厂的产品为器皿和构件等,它是以冶金工厂的产品为原材料,经过一系列加工工艺过程将其加工成各种器皿和构件,将原材料或半成品加工成器皿和构件的依据是加工工艺。
生产工艺和加工工艺两者是有区别的。各类材料生产工艺的共性-原料经过物理和化学变化而生产出原材料,如金属材料、无机非金属材料和高分子材料等。材料加工是通过控制材料的外部形状和结构的一系列工艺过程,使材料变成所需的零部件,或进一步加工或组装成成品。
一般来说,原材料生产厂大多为大型、连续化生产的联合企业,而材料加工厂则是规模相对较小的、可断续加工制造的小型加工企业。
2. 生产及加工的标准
无论是材料生产厂还是材料加工厂,在生产和加工过程中都必须依据和遵循一定的工业标准进行生产和加工,以保证产品的质量和质量的稳定。工业标准的内容反映了制定标准时的工业水平以及制定人的认识水平。
在执行工业产品的标准时,必须“宽”、“严”适度,不必要的“过严”标准将会造成不必要的浪费;而不适度的“从宽”将造成用户无法使用,同样也会导致浪费。工业产品的标准“从严”和“从宽”对用户都是不利的,选用材料时一方面要从理论和实验两方面去“吃透”工业标准中的规定,理解后执行,这样可以提高执行时的自觉性;另一方面,要加强国际交流,注意国际标准动向,使标准的修订不要过于滞后。在此基础上,持续、慎重地完善工业标准。
3. 经济性
材料的使用者希望能得到“物美价廉”的材料;材料的生产者希望自己的材料能“优质优价”,这分别是材料使用者和供应者各自倾向性的愿望。如果真能使上述愿望得以实现,这无疑对双方都有经济效益,也就是人们常说的“双赢”关系,而且对整个社会也有益。
材料的生产和材料的加工工艺极为繁多,它们都有各自的科学原理和技术诀窍,它们的合理性和先进性代表着一个国家的科学技术水平。此外,材料的加工工艺,例如热加工、冷加工、切削、焊接等,还涉及材料的工艺性能,它是影响材料能否大量“推广应用”的一个重要因素,也是材料“发展”中的一个重要领域。加工工艺的目的是控制金属材料外部状和内部结构。例如,将不锈钢板材加工成不锈钢焊接钢管,就需要经过诸如剪切、成型、焊接、热处理、酸洗和检验等一系列控制其外部形状和内部结构的工艺过程,才能将其加工成不锈钢焊接钢管。