金属材料的工艺性能是衡量材料能否适配各类加工工艺、获得优质制品的核心指标，直接影响生产效率、产品质量与使用安全性。金属镁及镁合金作为轻质高强金属材料的代表，其工艺性能既遵循金属材料的通用规律，又因自身晶体结构（密排六方）、化学特性（高活性）、物理参数（低熔点、低密度）的特殊性，形成了鲜明的专属特点。以下结合金属镁及镁合金的实际应用场景，对核心工艺性能名词进行严谨梳理与解读。

铸造性（可铸性）

指金属镁及镁合金能用铸造方法获得合格铸件的性能，核心评价指标包括流动性、收缩性和偏析，是镁合金铸件生产中最关键的工艺性能之一。

◾流动性：指液态镁合金充满铸模型腔的能力。镁合金的熔点（纯镁 650℃，常见镁合金 590-650℃）远低于钢，且液态粘度较低，因此流动性总体优于普通碳钢，尤其在适宜的浇注温度（通常比合金熔点高 50-100℃）和铸型条件下，能有效填充复杂型腔，适合生产薄壁、精密铸件。

◾收缩性：指镁合金铸件从液态凝固至室温时，体积和尺寸收缩的程度，分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。纯镁的体收缩率约 4.2%，线收缩率约 2.1%，常见镁铝合金（如 AZ91D）的线收缩率约 1.2%-1.5%，收缩率低于钢（钢的线收缩率约 1.5%-2.0%），但镁合金的固态收缩阶段易因应力集中产生裂纹，需通过优化铸型设计、控制冷却速度来缓解。

◾偏析：指镁合金在冷却凝固过程中，因结晶先后顺序差异，导致铸件内部化学成分和组织的不均匀性。镁合金中合金元素（如铝、锌、锰）的扩散速度较慢，易在晶界处富集，形成局部成分偏差（如 AZ 系列合金中铝元素的晶界偏聚），需通过合理控制浇注温度、采用均匀化退火工艺来改善。

可锻性

指金属镁及镁合金在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能，主要适用于热态压力加工（室温下纯镁及多数镁合金塑性极低，易开裂）。

◾加工形式：镁合金的可锻加工主要包括热锻、热轧制、热挤压、热拉伸等，常见热加工温度范围为 250-400℃（纯镁约 250-350℃，高强镁合金如 ZK60 约 300-400℃），在此温度区间，镁合金的塑性显著提升，能通过压力加工获得致密的组织结构和优良的力学性能。

◾影响因素：镁合金的可锻性主要与合金成分、加工温度、变形速度相关。纯镁的可锻性一般，添加铝、锌、锰等元素后，可改善塑性（如 AZ31B 镁合金是常用的可锻镁合金）；加工温度过高易导致晶粒粗大，过低则塑性不足；低速变形更利于避免裂纹产生，高速变形易引发脆断。

切削加工性（可切削性、机械加工性）

指金属镁及镁合金被刀具切削加工后成为合格工件的难易程度，其特点与钢差异显著。

◾衡量指标：常用加工后工件的表面粗糙度、允许的切削速度、刀具磨损程度来衡量。镁合金的硬度远低于钢（纯镁硬度约 HB30-40，常见镁合金 HB60-100，而普通碳钢 HB100-200），且导热系数（纯镁 156W/(m・K)）高于钢（碳钢约 50W/(m・K)），切削时产生的热量易散发，因此总体切削加工性优良。

◾核心特点：镁合金切削时切削力小（约为钢的 1/3-1/2），允许的切削速度较高（普通刀具切削速度可达 100-300m/min），加工后表面粗糙度较低；但需注意镁的化学活性强，切削过程中产生的镁屑（尤其是细屑）易与空气反应燃烧，需采取安全措施（如使用乳化液冷却、控制切削速度、避免屑尘堆积）。

◾影响因素：与镁合金的成分、组织（如晶粒大小）、加工硬化程度相关。含铝、锌量较高的镁合金加工硬化不明显，切削性更优；而含稀土元素的高强镁合金因硬度略高，切削阻力稍大，但仍优于多数钢材。

焊接性（可焊性）

指金属镁及镁合金对焊接加工的适应性能，即在一定焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度，其核心难点与钢截然不同。

◾核心评价维度：

1.结合性能：镁的化学活性极强，常温下即易氧化生成致密的 MgO（熔点 2852℃），焊接时 MgO 会阻碍焊缝金属的熔合，易形成夹渣、未焊透等缺陷；同时，镁合金焊接时易吸收氢气，冷却后形成气孔，影响接头致密性。

2.使用性能：焊接接头需满足工件的力学性能（如强度、塑性）和耐蚀性要求，镁合金焊接接头的强度通常为母材的 70%-90%，且焊缝区域易因成分偏析导致耐蚀性下降。

◾适配工艺：镁合金需采用特殊焊接工艺，常用的有氩弧焊（TIG/MIG）、电子束焊、激光焊等，焊接时需用高纯氩气（纯度≥99.99%）保护熔池和热影响区，避免氧化；同时需严格控制焊接材料和工件表面的清洁度（去除油污、氧化膜），减少氢气来源。

◾合金差异：不同镁合金焊接性不同，如 AZ 系列（Mg-Al-Zn）镁合金焊接性较好，是常用的可焊镁合金；而 ZM 系列（Mg-Zn-Zr）高强镁合金因锌含量较高，焊接裂纹敏感性略大，需优化焊接参数。

热处理相关名词

镁合金的晶体结构为密排六方，无同素异构转变（与钢的体心立方 / 面心立方转变不同），因此其热处理工艺类型、目的与钢差异显著，核心围绕 “固溶 - 时效强化” 和 “组织优化” 展开，无钢特有的正火、马氏体淬火、回火等工艺。

（1）退火

指将镁合金工件加热到适当温度（通常 300-350℃），保持一定时间（1-4h），然后缓慢冷却（随炉冷却或空冷）的热处理工艺。

◾常见类型：完全退火、去应力退火、再结晶退火。

◾核心目的：降低镁合金的硬度（如 AZ31B 退火后硬度从 HB70 降至 HB50 左右），提高塑性，便于后续切削加工或压力加工；消除铸造、锻造或冷加工产生的残余应力，避免工件变形开裂；细化晶粒，改善组织均匀性。

（2）固溶处理

指将镁合金加热到高温单相区（如 AZ80 镁合金约 415-425℃、ZK60 镁合金约 460-470℃），恒温保持足够时间（2-8h），使过剩相（如 Mg17Al12）充分溶解到镁基固溶体中，然后快速冷却（水淬或强制空冷），获得过饱和固溶体的工艺。

◾核心目的：改善镁合金的塑性和韧性（如 AZ91D 固溶后伸长率从 3% 提升至 10% 以上）；为后续时效处理（沉淀硬化）奠定组织基础。

◾注意事项：镁合金的淬透性较差，厚工件需控制冷却速度，避免产生裂纹；不同牌号镁合金的单相区温度不同，需精准控制加热温度，防止过烧。

（3）沉淀硬化（析出强化）

指经固溶处理后的镁合金，在室温或一定温度下保温，过饱和固溶体中的溶质原子（如铝、锌、锆）脱溶析出弥散分布的第二相粒子（如 Mg17Al12、MgZn2），从而显著提高合金强度和硬度的工艺。

◾典型应用：如 AZ80 镁合金经固溶（420℃×4h 水淬）+ 人工时效（175℃×16h）后，抗拉强度从 300MPa 提升至 400MPa 以上；ZK60 镁合金经时效处理后，强度可达 450MPa 以上。

◾工艺特点：镁合金的沉淀硬化效果与合金成分密切相关，仅含铝、锌、锆等元素的合金可实现有效强化，纯镁无明显沉淀硬化效应。

（4）时效处理

指镁合金工件经固溶处理、冷塑性变形或铸造、锻造后，在室温（自然时效）或较高温度（人工时效）下放置，其性能、形状、尺寸随时间变化的热处理工艺。

◾分类：自然时效（室温放置，时间数天至数月）、人工时效（150-200℃，保温 10-20h）。

◾核心目的：自然时效可缓慢消除内应力，稳定尺寸；人工时效可加速第二相粒子析出，高效提升强度和硬度，是高强镁合金的关键强化工艺。

（5）均匀化退火

特指针对镁合金铸件的热处理工艺，将铸件加热到略低于固相线的温度（如 AZ91D 约 380-400℃），保温较长时间（4-12h），使铸件内部的化学成分和组织趋于均匀，消除铸造偏析。

◾核心目的：改善铸件的力学性能均匀性，为后续加工（如切削、锻造）或进一步热处理创造条件；降低铸件的裂纹敏感性。

补充说明：

镁合金无钢特有的 “淬透性”“临界直径”“二次硬化”“回火脆性”“调质”“化学热处理（渗碳、渗氮等）” 等工艺或特性故以下金属材料工艺性能名词知识补充以钢为例。

（1）调质：指将钢材或钢件进行淬火及回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。

（2）化学热处理：指金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺。常见的化学热处理工艺有：渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗铝，渗硼等。化学热处理的目的：主要是提高钢件表面的硬度，耐磨性，抗蚀性，抗疲劳强度和抗氧化性等。

（3）淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。钢材淬透性好与差，常用淬硬层深度来表示。淬硬层深度越大，则钢的淬透性越好。钢的淬透性主要取决于它的化学成分，特别是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加热温度和保温时间等因素有关。淬透性好的钢材，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂。

（4）临界直径（临界淬透直径）：临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体或50%马氏体组织时的最大直径，一些钢的临界直径一般可以通过油中或水中的淬透性试验来获得。

（5）二次硬化：某些铁碳合金（如高速钢）须经多次回火后，才进一步提高其硬度。这种硬化现象，称为二次硬化，它是由于特殊碳化物析出和（或）由于参与奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致。

（6）回火脆性：指淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度区间的脆化现象。回火脆性可分为第一类回火脆性和第二类回火脆性。第一类回火脆性又称不可逆回火脆性，主要发生在回火温度为250～400℃时，在重新加热脆性消失后，重复在此区间回火，不再发生脆性，第二类回火脆性又称可逆回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。回火脆性的发生与钢中所含合金元素有关，如锰，铬，硅，镍会产生回火脆性倾向，而钼，钨有减弱回火脆性倾向。

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薛银萍：编辑

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