材料的工藝是指利用生產(加工)工具對各種原材料、半成品進行加工或處理,最后使之成為產品的方法。工藝是人類在漫長的生產勞動中積累起來并經過總結和驗證的操作技術經驗。
工藝是一種經歷一系列的過程,并在這一系列過程中,完成從始態(原料)到終態(成品)的變化。即利用工具改變原材料和半成品的化學及物理構成,如形狀大小、成分、性質或表面狀況,使其變成預期產品的過程。如機械制造過程中的鑄造、鍛壓、機加工、熱處理、焊接等過程。工藝過程是勞動過程的主要組成部分。
材料的工藝目的在于用最經濟的工藝手段來滿足產品的要求,這些要求包括材料內部的成分、結構和組織(可以并稱為結構),以及外部形狀-尺寸及表面質量。依據這個目的,做如下幾點說明。
1. 工藝的分類-生產工藝及加工工藝
利用生產(加工)工具對各種原材料、半成品進行加工或處理,最后使之成為產品,這里的產品一般可以分為原材料和器件兩大類。
材料生產廠的產品為原材料,以金屬材料為例,冶金工廠生產的產品是各種金屬材料的棒、板、管、絲等。因此,原材料的生產依據是生產工藝。
材料加工廠的產品為器皿和構件等,它是以冶金工廠的產品為原材料,經過一系列加工工藝過程將其加工成各種器皿和構件,將原材料或半成品加工成器皿和構件的依據是加工工藝。
生產工藝和加工工藝兩者是有區別的。各類材料生產工藝的共性-原料經過物理和化學變化而生產出原材料,如金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料等。材料加工是通過控制材料的外部形狀和結構的一系列工藝過程,使材料變成所需的零部件,或進一步加工或組裝成成品。
一般來說,原材料生產廠大多為大型、連續化生產的聯合企業,而材料加工廠則是規模相對較小的、可斷續加工制造的小型加工企業。
2. 生產及加工的標準
無論是材料生產廠還是材料加工廠,在生產和加工過程中都必須依據和遵循一定的工業標準進行生產和加工,以保證產品的質量和質量的穩定。工業標準的內容反映了制定標準時的工業水平以及制定人的認識水平。
在執行工業產品的標準時,必須“寬”、“嚴”適度,不必要的“過嚴”標準將會造成不必要的浪費;而不適度的“從寬”將造成用戶無法使用,同樣也會導致浪費。工業產品的標準“從嚴”和“從寬”對用戶都是不利的,選用材料時一方面要從理論和實驗兩方面去“吃透”工業標準中的規定,理解后執行,這樣可以提高執行時的自覺性;另一方面,要加強國際交流,注意國際標準動向,使標準的修訂不要過于滯后。在此基礎上,持續、慎重地完善工業標準。
3. 經濟性
材料的使用者希望能得到“物美價廉”的材料;材料的生產者希望自己的材料能“優質優價”,這分別是材料使用者和供應者各自傾向性的愿望。如果真能使上述愿望得以實現,這無疑對雙方都有經濟效益,也就是人們常說的“雙贏”關系,而且對整個社會也有益。
材料的生產和材料的加工工藝極為繁多,它們都有各自的科學原理和技術訣竅,它們的合理性和先進性代表著一個國家的科學技術水平。此外,材料的加工工藝,例如熱加工、冷加工、切削、焊接等,還涉及材料的工藝性能,它是影響材料能否大量“推廣應用”的一個重要因素,也是材料“發展”中的一個重要領域。加工工藝的目的是控制金屬材料外部狀和內部結構。例如,將不銹鋼板材加工成不銹鋼焊接鋼管,就需要經過諸如剪切、成型、焊接、熱處理、酸洗和檢驗等一系列控制其外部形狀和內部結構的工藝過程,才能將其加工成不銹鋼焊接鋼管。