精密机械中常用工程材料及其性能
2020山东理工大学硕士考试大纲之机械学院822精密机械设计
导轨的导向原理，导轨有哪些封闭措施，滑动导轨运动件不卡死条件，滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨的典型结构，工作特点，滑动摩擦导轨间隙调整方法，滚动摩擦导轨的预紧方法。
11、弹性元件
弹性元件的基本特性及其影响因素，弹性滞后与弹性后效的概念，游丝的种类以及作用。
参考教材：《精密机械设计》，庞振基黄其圣主编，机械工业出版社，（B普通高等教育机电类规划教材）
5、摩擦轮传动和带传动
弹性滑动与打滑，传动带上的作用应力，影响带传动的因素与提高传动能力的措施。
6、齿轮传动
掌握齿轮啮合基本定律和渐开线的特点，直齿圆柱齿轮各部位的基本尺寸的计算，一对渐开线齿轮的正确啮合的条件，中心距的可分性、重叠系数、根切现象和最少齿数的概念。掌握齿条与齿轮啮合、渐开线平行轴圆柱齿轮传动、蜗轮蜗杆传动的特点及啮合条件。齿轮传动回空、减小空回的结构和措施，轴与齿轮的连接方式；齿轮传动链的传动比计算与分析。
7、螺旋传动
螺旋传动的基本型式，螺旋传动机构中为提高运动精度或消除空回所采用的结构措施。
8、轴、联轴器、离合器
轴的计算，轴的结构设计（与滚动轴承组合结构设计合并），联轴器及离合器的工作原理、类型。
9、支承
常用轴承的种类及特点、圆柱滑动轴承的轴颈强度、摩擦力矩计算分析，标准滚动轴承的寿命计算，轴与轴承组合结构设计要求。
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ平面连杆机构
铰链四杆机构存在曲柄必须满足的条件，曲柄摇杆机构通过改变运动副的演化形式，压力角、传动角、行程速度变化系数以及死点的概念，求解机构尺寸。
四、凸轮机构
凸轮的轮廓与从动件运动规律（从动件运动规律不同，其运动方程不同，适用范围不同），决定凸轮机构传动效率的机构参数，凸轮压力角和基圆半径的关系分析，作图法确定凸轮轮廓。
机械工程材料概述
磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性 能好，但焊接性能差。
常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。
主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、 耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。
❖ ③ 铍青铜
❖ 以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.7~2.5%。
❖ 具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的 导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵。
导管、散热器等
②特殊黄铜
——在普通黄铜中加入其他合金元素所组成 的合金。
特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造 性能改善。
加入的合金元素有锡、硅、锰、铅和铝等， 分别称为锡黄铜、硅黄铜、锰黄铜、铅黄铜、
铝黄铜等。
特殊黄铜的牌号 H 元素符号数字-数字
主加元素符 号（除锌外）
铜的百 分数
主加元素含 量的百分数
常用的铜合金可分为：黄铜、青铜和白铜。
1)黄铜 ——以锌为主加元素的铜合金。
普通黄铜 黄铜
特殊黄铜
①普通黄铜
牌号：H
平均含铜量的百分数
“黄”牌号
H80、H70、H68：适于制造冷变形零件，如弹
壳、冷凝器管等；
H59、H62： 适于制造受力件，如垫圈、弹簧、
常用牌号有QBe2、QBe1.7、 QBe1.9等 。
铍青铜制品
用于重要的弹性件、耐磨 件，如精密弹簧、膜片，
高速、高压轴承及防爆工
具、航海罗盘等重要机件。
3)白铜 ——以镍为主要合金元素的铜合金。
白铜可分普通白铜和特殊白铜。
①普通白铜: 具有较高的耐蚀 性和抗腐蚀疲劳性能及优良 的冷热加工性能。
❖ 常用牌号有QSn4-3、 QSn6.5-0.4、 ZCuSn10Pb1等。
常见八种金属材料及其加工工艺
常见八种金属材料及其加工工艺1、铸铁——流动性下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分，很少会有人留意它们。
铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途，主要是因为其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。
铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。
其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。
碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。
铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有了优良的耐磨性能。
铁锈一般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。
虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施，即在铸件表面加覆一层沥青涂层，沥青渗入铸铁表面的细孔中，从而起到防锈作用。
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生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。
材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。
典型用途：铸铁已经具有几百年的应用历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。
2、不锈钢——不生锈的革命不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。
其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们肉眼所看不见的。
我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。
20世纪初，不锈钢开始作为元才来噢被引入到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉足过的领域。
这一系列设计尝试都是非常具有革命性的：比如，消毒后可再次使用的设备首次出现在医学产业中。
不锈钢分为四大主要类型：奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体(复合式)、马氏体。
家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体。
材料特性：卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。
典型用途：奥氏体不锈钢主要应用于家居用品、工业管道以及建筑结构中;马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片;铁素体不锈钢具有防腐蚀性，主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中;复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能，所以经常应用于侵蚀性环境。
精密机械设计基础
精密机械设计基础第二章1硬度的概念：硬度表示材料表面在一个小体积范围内抵抗弹性变形，塑性变形或破裂的能力。
常用硬度指标有：布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度2钢材在加工和使用过程中的主要影响因素：含碳量，合金元素，温度，热处理工艺3常用的工程材料：钢铁材料，非铁金属，非金属材料和复合材料等4非铁金属及其合金具有的良好特性：减磨性，耐腐蚀性，耐热性，导电性等5非金属材料的分类：工程塑料（密度小，重量轻，耐腐蚀性能好，容易加工，可以用注塑，挤压成型的方法来制作各种紧密机械零件），橡胶（有较大的弹性和良好的绝缘性，耐磨损，耐腐蚀，抗放射），人工合成矿物（弹性模量，硬度都很高，具有固定的振动频率）6钢的热处理：退火（预备热处理，降低钢的硬度，改善切削加工性能），正火（细化晶粒，提高钢的强度，硬度和韧性），淬火（提高零件的硬度和耐磨性，强化钢），回火（高温回火得到的综合力学性能最好，强度，塑性和韧性都比较好，但硬度一般）7表面精饰：电镀（镀铬，镀镍，镀锌，镀镉，镀银），化学处理（钢铁材料的氧化和磷化，铝及铝合金的阳极氧化，铜及铜合金氧化），涂漆第四章（重点）1机构的概念：机构是按一定方式联接的实现预期运动的最基本的构建组合体，是用来传递运动和力或改变运动的形式。
2机构的分类：机构分为平面机构（各构件间的相对运动都是平面运动）和空间机构（都是空间运动）。
3运动副：高副低副平面机构的运动简图（识图）4机构自由度的概念与计算：我们把机构中各构件相对于机架的所能有的独立运动的数目成为机构的自由度。
设某一平面机构，活动构件数为n ，P L 个低副，P H 个高副，则自由度F=3n -2P L -P H5机械具有确定运动的条件 :（1）自由度F>0 （2）当F>0时，原动件数大于机构自由度，机构会遭到损坏；原动件数小于机构自由度，机构运动不确定；只有当原动件等于机构自由度时，机构才具有确定的运动。
第五章 1平面四杆机构的分类： 曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构，曲柄滑块机构，导杆机构。
精密机械设计考试试题
精密机械设计考试试题在进行精密机械设计考试之前，我们需要先了解一些基本概念和知识，以确保在答题时能够准确、全面地回答试题。
本文将介绍一些与精密机械设计相关的考试试题，以及对这些试题的解答和分析。
第一部分：选择题1. 在精密机械设计中，下列不属于常用的工程材料的是：A. 铝合金B. 钛合金C. 铜合金D. 塑料正确答案：D. 塑料解析：塑料虽然在某些情况下可以用于机械设计，但由于其力学性能相对较差，不适用于大部分的精密机械设计。
2. 在进行轴承设计时，以下哪个参数对轴承的选型最为重要？A. 轴承内径B. 轴承外径C. 轴承宽度D. 轴承承载能力正确答案：D. 轴承承载能力解析：轴承的承载能力是指轴承在工作状态下能够承受的最大负荷。
在轴承设计时，必须根据工作条件和所需负载来选择合适的轴承种类及尺寸。
3. 对于精密机械设计中的齿轮传动系统，以下哪个参数可以判断齿轮传动的平稳性？A. 齿轮材料B. 齿轮间隙C. 齿轮啮合角D. 齿轮模数正确答案：B. 齿轮间隙解析：齿轮间隙是指齿轮啮合时齿轮间的距离，对于齿轮传动的平稳性具有重要影响。
过大的齿轮间隙会导致齿轮传动的松动和振动，过小的齿轮间隙会导致齿轮啮合不良和噪声增加。
第二部分：填空题1. 精密机械设计中，总公差由基本尺寸和公差的（）两个部分组成。
答案：设计尺寸解析：总公差是机械设计中对零件尺寸所容许偏差的表示，由基本尺寸和公差两个部分组成。
2. 精密机械设计中，铣削是一种通过（）来加工工件的方法。
答案：刀具旋转解析：铣削是机械加工中一种常用的方法，通过刀具的旋转和工件的线性移动来加工工件的。
铣削可用于加工各种曲面形状和腔孔。
3. 精密机械设计中，表面光洁度是指工件表面的（）特征。
答案：粗糙度解析：表面光洁度是指工件表面的粗糙度特征。
粗糙度是表面不平整程度的度量，通常使用Ra值来表示。
第三部分：解答题1. 请简述对机械设计中的热影响和热处理的理解。
答案：热影响是指在机械设计与制造过程中，由于热量的影响而使材料的性能发生变化的现象。
2023大学_精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案
2023精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案精密机械设计(庞振基黄其圣著)内容简介前言基本物理量符号表绪论第一章精密机械设计的基础知识第一节概述第二节零件的工作能力及其计算第三节零件与机构的误差估算和精度第四节工艺性第五节标准化、系列化、通用化第六节零件的设计方法及其发展思考题及习题第二章工程材料和热处理第一节概述第二节金属材料的力学性能第三节常用的工程材料第四节钢的热处理第五节表面精饰第六节材料的选用原则思考题及习题第三章零件的几何精度第一节概述第二节极限与配合的基本术语和定义第三节光滑圆柱件的极限与配合及其选择第四节形状与位置公差及其选择第五节表面粗糙度及其选择思考题及习题第四章平面机构的结构分析第一节概述第二节运动副及其分类第三节平面机构的运动简图第四节平面机构的自由度第五节平面机构的组成原理和结构分析思考题及习题第五章平面连杆机构第一节概述第二节铰链四杆机构的基本型式及其演化第三节平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念第四节平面四杆机构的设计思考题及习题第六章凸轮机构第一节概述第二节从动件常用运动规律第三节图解法设计平面凸轮轮廓第四节解析法设计平面凸轮轮廓第五节凸轮机构基本尺寸的确定思考题及习题第七章摩擦轮传动和带传动第一节概述第二节磨擦轮传动第三节磨擦无级变速器第四节带传动第五节同步带传动第六节其它带传动简介思考题及习题第八章齿轮传动第一节概述第二节齿廓啮合基本定律第三节渐开线齿廓曲线第四节渐开线齿轮各部分的名称、符号和几何尺寸的计算第五节渐开线直齿圆柱齿轮传动第六节渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数第七节变位齿轮第八节斜齿圆柱齿轮传动第九节齿轮传动的失效形式和材料第十节圆柱齿轮传动的强度计算第十一节圆锥齿轮传动第十二节蜗杆传动第十三节轮系第十四节齿轮传动精度第十五节齿轮传动的空回第十六节齿轮传动链的设计思考题及习题第九章螺旋传动第一节概述第二节滑动螺旋传动第三节滚珠螺旋传动第四节静压螺旋传动简介思考题及习题第十章轴、联轴器、离合器第一节概述第二节轴第三节联轴器第四节离合器思考题及习题第十一章支承第一节概述第二节滑动摩擦支承第三节滚动摩擦支承第四节弹性摩擦支承第五节流体摩擦支承及其它形式支承第六节精密轴承思考题及习题第十二章直线运动导轨第一节概述第二节滑动摩擦导轨第三节滚动摩擦导轨第四节弹性摩擦导轨第五节静压导轨简介思考题及习题第十三章弹性元件第一节概述第二节弹性元件的基本特性第三节螺旋弹簧第四节游丝第五节片簧第六节热双金属弹簧第七节其它弹性元件简介思考题及习题第十四章联接第一节概述第二节机械零件的联接第三节机械零件与光学零件的联接思考题及习题第十五章仪器常用装置第一节概述第二节微动装置第三节锁紧装置第四节示数装置第五节隔振器思考题及习题第十六章机械的计算机辅助设计第一节概述第二节计算机辅助设计系统的原理与构成第三节表格和线图的处理第四节机械优化设计第五节设计举例思考题及习题参考文献精密机械设计(庞振基黄其圣著)目录本书对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理、适用范围、结构、设计计算方法，以及工程材料、零件几何精度的基础知识等诸方面均作了较为详细的阐述。
机械工程材料
04
特种工程材料
超导材料
超导性
某些材料在低温下电阻消 失，电流可以在其中无损 耗地流动，这种现象称为 超导性。
应用领域
超导材料在电力输送、磁 悬浮列车、核磁共振成像 等领域有广泛应用。
研究进展
目前，高温超导材料的研 究取得了重要进展，使得 超导技术的应用范围进一 步扩大。
纳米材料
纳米尺度
应用领域
再生资源回收利用的意义
随着资源的日益紧缺和环保意识的提高，再生资源的回收利用对于实现可持续发展具有重要意义。通 过回收利用废旧机械工程材料，可以减少对原生资源的开采，降低能源消耗和环境污染，同时也有助 于推动循环经济的发展。
废旧机械工程材料的处理方法和技术途径
废旧材料的分类与识别
物理处理方法
化学处理方法
和组织炎症。
应用领域
生物医用材料在医疗器械、人体 植入物、药物载体等领域有广泛
应用。
发展趋势
随着生物技术和医学的不断发展 ，生物医用材料的性能将不断提
高，应用领域也将不断扩大。
05
机械工程材料的性能与选用
力学性能与选用原则
强度
材料在静载荷作用下抵抗破坏 的能力，选用时需考虑工作应
力及安全系数。
刚度
生物处理方法利用微生物或酶 等生物制剂对废旧材料进行分 解和处理。这种方法对于处理 某些含有有机物的废旧材料具 有独特的优势。
循环经济在机械工程材料领域的应用前景
循环经济的理念
循环经济是一种以资源高效利用和循环 利用为核心的经济模式。它强调在生产 和消费过程中减少资源消耗和废弃物排 放，实现经济、社会和环境的协调发展 。
提高材料的耐磨性和耐腐蚀性
通过热处理工艺，可以在材料表面形成一层致密 的氧化膜或氮化膜，提高材料的耐磨性和耐腐蚀 性。
常用工程塑料的种类及性能用途
常用工程塑料的种类及性能用途（一） ABS塑料ABS塑料的主体是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一种坚韧而有刚性的热塑性塑料。
苯乙烯使ABS有良好的模塑性、光泽和刚性；丙烯腈使ABS有良好的耐热、耐化学腐蚀性和表面硬度；丁二烯使ABS有良好的抗冲击强度和低温回弹性。
三种组分的比例不同，其性能也随之变化。
1、性能特点：ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。
它不透明，一般呈浅象牙色，能通过着色而制成具有高度光泽的其它任何色泽制品，电镀级的外表可进行电镀、真空镀膜等装饰。
通用级ABS不透水、燃烧缓慢，燃烧时软化，火焰呈黄色、有黑烟，最后烧焦、有特殊气味，但无熔融滴落，可用注射、挤塑和真空等成型方法进行加工。
2、级别与用途：ABS按用途不同可分为通用级(包括各种抗冲级)、阻燃级、耐热级、电镀级、透明级、结构发泡级和改性ABS等。
通用级用于制造齿轮、轴承、把手、机器外壳和部件、各种仪表、计算机、收录机、电视机、电话等外壳和玩具等；阻燃级用于制造电子部件，如计算机终端、机器外壳和各种家用电器产品；结构发泡级用于制造电子装置的罩壳等；耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动机外壳等；电镀级用于制造汽车部件、各种旋钮、铭牌、装饰品和日用品；透明级用于制造度盘、冰箱内食品盘等。
（二）聚苯乙烯(PS)聚苯乙烯是产量最大的热塑性塑料之一，它无色、无味、无毒、透明，不孳生菌类，透湿性大于聚乙烯，但吸湿性仅0.02％，在潮湿环境中也能保持强度和尺寸。
1、性能特点：聚苯乙烯具有优良的电性能，特别是高频特性。
它介电损耗小(1×10-5～3×10-5)，体积电阻和表面电阻高，热变形温度为65～96℃，制品最高连续使用温度为60～80℃。
有一定的化学稳定性，能耐多种矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇等，但能溶于芳烃和卤烃等溶剂中。
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精密机械中常用工程材料及其性能学号姓名精密机械中常用工程材料及其性能能源、信息和材料是近代文明的三大支柱，其中材料科学与机械工程相辅相成，互相促进，使人类社会从青铜时代逐渐发展到钢铁时代[1]。
机械学发展对材料提出更多更高的要求，材料的发展又反过来刺激机械的进步，并为其提够必要的条件。
机械中应用的材料一般可分为金属材料、无机非金属材料和有机材料三大类。
其中金属材料最为常用，又分为黑色金属材料和有色金属材料。
黑色金属材料指铁基金属合金，包括碳钢、铸钢及各种合金钢，其余都是有色金属。
无机非金属材料指金属和有机物外的几乎所有材料，其中陶瓷是目前发展最快的无机非金属结构材料。
有机材料包括塑料、橡胶和合成纤维等。
这类材料具有较高的强度，良好的塑性，耐腐蚀性，绝缘性和密度小等优良性能，是发展很快的新型材料。
无机非金属材料和有机材料又统称为非金属材料。
机械及仪器中常用的工程材料有黑色金属、有色金属、非金属材料和复合材料等。
1 黑色金属黑色金属材料乃工业上对铁、铬和锰的统称。
亦包括这三种金属的合金，尤其是合金钢及钢铁。
与黑色碳素钢使用最早，成本低，性能范围宽，用量最大。
适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。
常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。
金属相对的是有色金属。
1.1 铸铁含碳量在2％以上的铁碳合金。
工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。
碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。
除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。
合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。
碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。
铸铁可分为：①灰口铸铁。
含碳量较高（2.7％-4.0％），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。
熔点低（1145-1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。
用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。
②白口铸铁。
碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。
凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。
硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。
多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。
③可锻铸铁。
由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。
其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。
用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。
④球墨铸铁。
将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。
比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。
用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。
⑤蠕墨铸铁。
将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。
力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。
用于制造汽车的零部件。
⑥合金铸铁。
普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。
合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。
用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。
[2]1.2 碳素钢通常把含碳量在0.04%-1.7%的铁碳合金称为钢，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。
碳素钢的性能主要取决于含碳量。
含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。
与其他钢类相比，碳素钢使用最早，成本低，性能范围宽，用量最大。
适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。
常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。
1.2.1 按化学成分分类碳素钢按化学成分（即以含碳量）可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
(1) 低碳钢又称软钢，含碳量从0.10％至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，常用於制造链条，铆钉，螺栓，轴等。
(2) 中碳钢碳量0.25％～0.60％的碳素钢。
有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。
除碳外还可含有少量锰(0.70％～1.20％)。
按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。
热加工及切削性能良好，焊接性能较差。
强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。
可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。
淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。
能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538)，σb为600～1100MPa。
所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。
(3) 高碳钢常称工具钢，含碳量从0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。
锤，撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
1.2.2 按钢的品质分类按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。
(1) 普通碳素结构钢又称普通碳素钢，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。
(2) 优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。
锰能改善钢的淬透性，强化铁素体，提高钢的屈服强度、抗拉强度和耐磨性。
通常在含锰高的钢的牌号后附加标记Mn，如15Mn、20Mn以区别于正常含锰量的碳素钢。
1.2 3 按用途分类按用途则又可分为碳素工具钢、碳素结构钢。
(1) 碳素工具钢含碳量在0.65～1.35％之间，经热处理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各种工具、刃具、模具和量具（见工具钢）。
(2) 碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号： Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。
另外还有钢材冶炼的脱氧方法区别。
[3]1.3 合金钢合金钢指钢里除铁、碳外，加入其他的元素。
在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。
根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
2 有色金属有色金属，狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。
广义的有色金属还包括有色合金。
有色合金是以一种有色金属为基体，加入一种或几种其他元素而构成的合金。
2.1 铜及其合金(1) 纯铜又称紫铜，主成分为铜加银，含量为99.7～99.95%；主要杂质元素：磷、铋、锑、砷、铁、镍、铅、锡、硫、锌、氧等；用于制做导电器材、高级铜合金、铜基合金。
(2) 黄铜黄铜是由铜和锌所组成的合金。
如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。
特殊黄铜又叫特种黄铜。
黄铜有较强的耐磨性能，它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。
还有切削加工的机械性能也较突出。
由黄铜所拉成的无缝铜管，质软、耐磨性能强。
(3) 青铜青铜指铜中加入锡、铅等其他元素的合金。
锡青铜的铸造性能、减摩性能好和机械性能好，适合於制造轴承、蜗轮、齿轮等。
铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。
铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好，用於铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。
2.2 铝及其合金在铝中加入铜、硅、镁、锌、锰等，得到较高强度的铝合金。
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，。
可加工成各种形态、规格的铝合金材。
主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金。
形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。
不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。
可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
[4]2.3 形状记忆合金记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。
人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。
发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。
[5]3 非金属材料在机械和仪器中，除有大量金属材料外，还有各种非金属材料，如工程塑料、橡胶和人工合成矿物等。
3.1 工程塑料工程塑料是以天然树脂或人造树脂为基础，加入填充剂、增塑剂等制成的高分子有机物，被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
强度高、机械模数高、潜变性低、耐磨损及耐疲劳性强。
常用有：聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯等。
[6]3.2 橡胶具有较大弹性和良好绝缘能力，且耐磨损、耐腐蚀、耐放射性。
人工合成矿物使用较多的有刚玉和石英。
3.3 陶瓷材料陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。
它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。
可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
3.3.1 分类(1)普通陶瓷材料采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。
这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
(2)特种陶瓷材料采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。
根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。
本节主要介绍特种陶瓷。
[7]4 复合材料复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
随着科技的发展，复合材料应用越来越广泛。
[8]参考文献[1] 陈南平.机械工程与材料科学[J].机械工程材料,1994,(01):5.[2]刘环宇.机械零件金属材料选择的基本原则简介[J].农业机械,2005, (04):101.[3]徐祖耀.材料科学及其进展[J].材料科学与工程,1983,(01):5-13.[4]左铁镛,戴铁军. 有色金属材料可持续发展与循环经济[J]中国有色金属学报, 2008, (05).[5]王亚芳.形状记忆合金的超弹性及其应用研究[D].西北工业大学, 2004.[6]张桂甲.高分子材料的工程应用与发展[J]. 机械工程材料,1998,(01):3-5.[7]李天基.高温高强度精密陶瓷材料应用的现状和趋势[J].机械工程,1987,(04):24-28.[8]吴人洁.复合材料的未来发展[J].机械工程材料,1994,(01):16-20.。