金属材料与非金属材料总结

金属材料与非金属材料总结金属材料金属材料的分类：按组成成分分：纯金属（简单金属）：指由一和金属元素组成的物质。

目前已知的纯金属约有80多和，但工业方面所采用的则为数甚少。

合金（复杂金属）：指由一种金属元素（为主的）与另外一种（或几种）金属元素（或非金属元素）组成的物质。

它的种类甚多，例如：钢是由铁、碳组成的合金，即铁碳合金；黄铜是由铜、锌组成的合金，即铜锌合金；青铜是由铜、锡组成的合金，即铜锡合金；……等等。

由于合金的使用性能好，在工业生产中，其应用范围要比纯金属广泛得多按实用分：黑色金属：指铁和铁的合金，如生铁、铁合金、铸铁和钢等。

有色金属：除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。

另外工业上还采用镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，适宜于制造某些有特殊性能要求的零件。

所有上述金属称为工业用金属，以区别于贵重金属（铂、金、银）与稀有金属（包括放射性的铀、镭等）。

钢1、钢的来源及组成成分来源：把炼钢用生铁放到炼钢炉内熔炼，即得到钢。

钢的产品有钢锭、连铸坯（供再轧制成各种钢材）和直接铸成各种钢铸件等。

通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。

组成成分：是含碳量低于2%的一种铁碳合金。

此外尚含有硅、锰、磷、硫等元素，不过这些元素的停驶量要比生铁中的少。

2、钢的分类按化学成分分碳素钢：钢中除铁、碳外，还含有少量的硅、锰、硫、磷等元素，根据含碳量的高低，碳素钢可分为：低碳钢（含碳量≤0.25%，中碳钢（含碳量0.25~0.60%），高碳钢（含量＞0.60%）合金钢：除含有碳素钢所含有的各中元素外，尚含有一些其它元素（如铬、镍、钼、钨、钒等）。

根据钢中合金元素总含量多少，合金钢可分为：低合金钢（合金元素总含量≤5%，中合金钢（合金元素总含量＝5-10%），高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

按质量分：普通钢：含硫量不超过0.05%；含磷量不超过0.045%，优质钢：含硫量不超过0.040%，含磷量不超过0.040%，高级优质钢：含硫量不超过0.030%，含磷量不超过0.035%按用途分：结构钢：指用以制造各种工程结构（如建筑、桥梁、车辆、锅炉构件）、机械零件（如齿轮、轴类零件）的钢。

工具钢：指用以制造各种工具、模具、量具等的钢。

特殊性能钢：简称特殊钢，指作特殊用途和具有特殊性能的钢，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢、低温用钢、电工用钢等。

按冶炼方法分：平炉钢，转炉钢，电炉钢按浇铸前脱氧程度分：镇静钢，沸腾钢，半镇静钢。

3、钢材类别：棒钢、型钢、钢板、钢带、钢簧、钢丝、钢丝绳。

综合分类：甲类钢——按照机械性能供应的钢普通碳素钢乙类钢——按照化学成份供应的钢特类钢——按照化学成分供应的钢碳素结构钢优质碳素结构钢碳素钢易切削钢碳素工具钢低合金结构钢钢合金结构钢合金结构钢弹簧钢轴承钢合金钢合金工具钢合金工具钢高速工具钢特殊用途钢——不锈耐酸钢、耐热钢等生铁组成成份：是含碳量在2%以上的一种铁碳合金，此外尚含有硅、锰、磷、硫等元素。

品种：有炼钢用生铁和铸造用生铁。

铁合金定义：是指铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金总称。

铁与硅组成的合金叫硅铁；铁与锰组成的合金叫做锰铁……用途：供铸造或炼钢作还原剂或作合金元素添加剂用。

铸铁来源：把铸造生铁放到熔炉中熔炼，产品即为铸铁（液状）。

再把液体状铸铁浇铸成铸件，这种铸件叫做铸铁件。

品种：工业上常用的有灰口铸铁（灰铸铁、铸铁）、可锻铸铁（马铁、玛铜）、球墨铸铁和耐热铸铁等。

工业上常用的有色金属铜合金：黄铜——普通黄铜，特殊黄铜（含有其他合金元素的黄铜）；青铜——锡青铜（铜锡合金，一般尚含有磷或锌，铅等合金元素），特殊青铜（无锡青铜）——铝青铜（铜铝合金）、铍青铜（铜铍合金）、硅青铜（铜硅合金）等金属材料性能物理性能：密度，熔点，热膨胀性，导热性，导电性，磁性。

化学性能：耐腐蚀性，抗氧化性，化学稳定性。

机械性能：强度，抗拉强度，抗压强度，抗弯强度，抗剪强度，抗扭强度，屈服强度，条件屈服强度，弹性与刚性，弹性极限，弹性模数，塑性，延伸率，断面收缩率，硬度，布氏硬度，洛氏硬度，韧性，冲击韧性，疲劳强度（疲劳极限）。

工艺性能：铸造性，锻压性，可焊性，可切削加工性。

非金属材料非金属材料的分类机械工业中广泛使用的非金属材料分为三类：1、高分子合成材料，如塑料、橡胶等2、陶瓷，如日用陶瓷、特种陶瓷等。

3、复合材料。

一、高分子材料高分子材料的性能特点：1、高分子材料通常有一定的强度和弹性。

比强度一般高于碳钢，可作为工程结构材料用于工农业生产。

2、耐蚀性和绝缘性较好。

3、具有隔热、隔音和减振的特性。

4、高分子材料具有良好的可加工性，加温加压下可塑性极为优良，可以通过挤压、注射、冲压、焊接、粘接、和切削加工等方法制成各种制品。

5、高分子材料与金属材料相比强度不高；刚度较低；不耐高温；线膨胀系数大，是钢铁的10倍。

高分子材料的分类：高分子材料是以高分子化合物为主要组分的一类有机材料。

有两大类，天然高分子材料和人工合成高分子材料。

天然高分子材料：如淀粉、油脂和天然橡胶，其使用受资源限制。

人工合成高分子材料：包括塑料、合成橡胶、合成纤维三大类。

其中塑料应用最广，约占三大合成材料的2/3以上。

高分子材料的老化及防止：高分子材料容易发生“老化”。

在氧气、阳光、受热、机械力和微生物等长期作用下结构组成发生变化，失去弹性，变硬变脆，出现龟裂。

这种现象称为老化。

防止方法：加入各种防老化剂，表面处理（喷涂或镀上金属）合理的使用和科学的管理。

（一）塑料塑料的主要成分是合成树脂，此外还包括填料或增强材料、增塑剂、固化剂、稳定剂等各种添加剂。

塑料的性能特点：密度小；耐腐蚀；电绝缘性好；耐磨和减磨性好；消音和隔热性好；良好的工艺性能。

分类：根据性能和应用分为：通用塑料：产量大、用途广、价格低的常用塑料。

工程塑料：具有类似金属的机械性能、可以代替金属材料制造机器零件或结构件的塑料。

特种塑料：有特殊性能的塑料，如高耐蚀性，导磁塑料导电塑料、医用塑料等。

按受热后表现的性质分为：热塑性塑料：指受热软化、冷却又变硬可以多次反复的塑料。

受热时结构基本不发生变化。

热固性塑料：在一定温度初次加热时会软化或熔融，并发生了结构的变化，冷却后塑料会固化成型，重新加热时不会再软化，软化和固化是不可逆的。

常用工程塑料：PPR（pentatricopeptide repeats），又叫三型聚丙烯管、无规共聚聚丙烯（PPR）其产品韧性好，强度高，加工性能优异，较高温度下抗蠕变性能好，并具有无规共聚聚丙烯特有的高透明性优点，可广泛用于管材、片材、日用品、包装材料、家用电器部件以及各种薄膜的生产。

管材除具有一般塑料重量轻、强度好、耐腐蚀、不结垢、使用寿命长等优点外，还具有以下主要特点：(1)无毒，卫生，属绿色建材。

PP-R原料属聚烯烃，其分子由碳，氢元素组成，无毒性，卫生性能优良；(2)耐热，保温，属节能产品。

PP-R管维卡软化温度为131.3℃,最高使用温度为95℃,长期(50年)使用温度可高达70℃.该产品的导热系数为0.24W/m℃,仅为钢管导热系数的1/200,用于热水管道保温节能效果极佳;(3)安装方便、可靠,采用热熔同质连接,数秒钟即可完成一个接头连接,与金属管及用水器连接采用优质金属嵌件管件,安全可靠.PP-R冷热水管的应用领域建筑物内的冷热水系统，包括集中供热系统；建筑物内的采暖系统，包括地板，壁板的采暖及辐射采暖系统；可直接饮用的纯净水供应系统；中央(集中)空调系统；农业，园林灌溉系统；雨水管网；游泳池管网；太阳能设施的管网；PPR一般用于小管径，PPR明设暗设均可。

1、热塑性塑料：（1）聚酰胺（PA）商品名尼龙性能：良好的综合性能，特别是有较高的韧性，一定的强度，低的摩擦系数和良好的自润滑性。

热稳定性较差，有一定的吸水性。

用途：制造<100℃的轻载齿轮、蜗轮、轴承、轴套等。

（2）聚甲醛（POM）性能：具有优良的综合性能，疲劳强度在热塑性塑料是最高的。

有优良的耐磨性和自润滑性，可在-40～100 ℃长期工作，吸水性小，具有好的耐水、耐油、耐化学腐蚀性和电绝缘性，但热稳定性差。

用途：可代替有色金属及其合金在汽车、机床、化工、农机等部门制造轴承、齿轮、凸轮、管道等各种机械零件。

（3）ABS塑料，又称“塑料合金”性能：兼有丙烯腈的高硬度、高强度、耐油耐蚀；丁二烯的高弹性、高韧性；苯乙烯的绝缘性，着色性和成型加工性的优点。

质坚、性韧、刚性大。

但是它不耐高温，不耐燃，耐气候性也差。

用途：制造齿轮、泵叶轮、轴承、方向盘、扶手等，电器工业中用作电讯器材、电话、收音机、电机外壳等。

表面可以电镀一层金属，代替金属部件。

（4）聚四氟乙烯（F-4）性能：具有优良的耐化学蚀性，不受任何化学试剂侵蚀，固有“塑料王”之称。

它的热稳定性高，耐寒性好，可在-180～250℃长期使用。

摩擦系数极低（0.04）并有自润滑性，吸水性小，在潮湿条件下仍能保持良好的绝缘性，不易老化。

但强度较低，加工成型性较差，在390℃释放有毒气体，成本高。

用途：用作减磨密封零件，如热垫圈、密封圈、自润滑轴承等，化工用的耐蚀泵，反应器，高频电子仪器的高频电缆等，医疗上制作人工心肺装置，代用血管等。

（5）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）即有机玻璃性能：具有优异的光学性能，透光率为92%，比普通玻璃（透光率为88% ）高。

强度高于无机玻璃，抗破碎能力是无机玻璃的十倍。

硬度低表面容易擦伤起毛，并溶于丙酮等有机溶剂，导热性差，膨胀系数大使用温度不超过80℃。

用途：制造有一定透明度和强度要求的零件如油杯，窥孔玻璃，汽车，飞机的玻璃窗等。

（6）聚氯乙烯（PVC ）性能：化学稳定性高，绝缘性好、阻燃、耐磨、具有消声减振作用。

成本低，加工容易，但耐热性差，冲击强度低，有一定毒性。

配料不同可以作成硬质和软质塑料。

用途：硬质塑料机械强度高、耐蚀性好，主要用于化工设备和各种耐蚀容器，可以代替不锈钢和铝材。

软质塑料主要用于制造人造革和塑料用于日常生活和农业。

（7）聚乙烯（PE）性能：高压聚乙烯密度较低，质地柔软，长期使用温度80℃。

低压聚乙烯密度较高，质地刚硬，耐磨性、耐蚀性和绝缘性好。

长期使用温度100℃用途：高压用于薄膜、软管等。

低压用于硬管、板材和小载荷的机械零件。

2. 热固性塑料：（1）酚醛塑料（PF）性能：有一定的机械强度，刚度大，制品尺寸稳定，良好的耐热性，耐蚀性，良好的介电性能。

用途：机械工业中用它制造齿轮、凸轮、皮带轮等。

在电器工业中用它制造电器开关、插头、收音机外壳等电器绝缘零件。

（2）氨基塑料性能：与酚醛塑料相似，但强度低，着色性好，表面光泽如玉，俗称“电玉”，电绝缘性好。