陶瓷材料 陶瓷材料是金属和非金属元素间的化合物。 常见陶瓷材料大多是由粘土矿物、水泥和玻璃所组成的陶瓷。 典型的电和热的绝缘体且比金属和高分子材料更耐高温和腐蚀性
环境。陶瓷材料塑性变形能力差，其机械性质大多质硬耐压，但十 分脆，因此大大限制其工业上的应用范围。
非金 属材 料的 产品
三、材料科学与机械工程
材料应用 对既有材料加以扩展应用层面，配合机械、化工、电机 等需求，针对新的应用，设计、制造新材料。
金属材料(Metal)
常见的金属有铁、铜、锌、铅、铝、锡、镁、铬、钴、镍、 钼、钛、钨、金、银等。
合金常指两种以上的金属或金属与非金属结合而成且具有金 属特性之材料。
特性：
(1)固体状态下具结晶结构
• 非晶体的原子是无规则杂乱地堆积的，如松 香、玻璃、沥青等，没有固定的熔点，各向同性。
晶体
非晶体
晶 体 和 非 晶 体 的 比 较
钢具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好， 易于加工；但是，钢材易锈蚀。
1、钢的冶炼方法
白口铁 熔融 液态生铁
吹入空气或氧气
脱氧 2. 钢的分类
按冶炼方法 钢
轴瓦、轴套 耐磨性中上等零 件 电线、导电螺钉 等
说明 “H”---黄铜；、62---质量分数 60.5~63.5%
Z----铸；L---铝；102---顺序 号 T`1---四种纯铜中的第一种 ； 99.50%
名称
牌号
应用举例
说明
灰铸铁
HT150 HT200
“HT”---灰铸铁 150----最低抗拉强度
强度较高、塑性良好、具有焊接 性和耐蚀性
桥梁、车辆、船舶等
碳素结构钢牌号及用途 渗合碳钢金钢的牌22号00CM、rnM2nT性TiiB能、、20用Mn途2V
心部的强度高、用于制造重要的 或承受重载荷的大型渗碳零件
铸铁的牌号、应用及说明
调质钢
40Cr、40Mn2、30CrMo
有色金属极其合金的牌号、应用
按脱氧程度
钢
浇注成钢锭
平炉钢 转炉钢 电炉钢
按炉衬 材料分
沸腾钢 镇静钢
半镇静钢
特殊镇静钢
酸性钢 碱性钢
非合金钢
低碳钢 C＜0.25％ 中碳钢 C=0.25%～0.60％
钢
高碳钢 C＞0.25％
低合金钢 ＜5%
合金钢
中合金钢 5%～10%
高合金钢
＞10%
普通质量钢
钢 优质钢 特殊质量钢
S ——使钢在高温下呈脆性， 称为热脆性；
材料与产品质量 ：是产品质量的重要保证 材料与机械设计：正确选择材料及其加工工艺
材料与机械制造：“改形”和“改性”工艺 材料科技的四大方向 材料制造 运用熔炼，铸造、锻造，热处理，粉末冶金等方法把材
料制成可用的状态。
材料鉴定 鉴定材料的性质及其显微镜组织，以确保材料的品质。
基本研究 研究从原子排列到整块材料的各种相关现象，以明了 影响材料性质的根本原因。
灰铸铁 (HT300)
铸铁
球墨铸铁(QT500-5)
…低碳钢 (08F)
中碳钢 (45)
钢
高碳钢 (60) 合金钢 (1Cr18）
…
铝合金 (LY12) 铜合金 (ZCuSn10P1)
非金属材料
高分子材料 --- 塑料、橡胶、合成纤维。 陶瓷 ---强如钢、轻如铝、硬如金刚石。 复合材料 --强度高、弹性模量大、质量轻。
复合材料(composite material) 定义 由两种或两种以上的不同材料组合而成的工程材料。 区别：各种组成材料在性能上能互相取长补短，产生协同效应。
复合材料的综合性能优于原组成材料，能满足各种不同的要求
基 基本组成
非金属 合成树脂、碳、石墨、陶瓷 体 金属 铝、镁、铜和它们的合金
增强材料 玻璃、碳、合成纤维，金属丝，硬质细粒
弹簧钢
65Mn、60Si2Mn、60Si2CrVA
滚动轴承钢 GCr9，GCr15SiMn，GCrMnMoV
具有良好的综合力学性能，复杂 的重要零件 淬透性好，热处理后组织可以得 到强化
用于制造滚动轴承的滚珠、套圈
名称
牌号
普通黄铜 H62
铸锰黄铜 ZCuZnPb2 铸铝合金 ZL102
纯铜
T1
应用举例 散热器、垫圈等
P ——使钢在常温和低温下呈 脆性，称为冷脆性。
建筑钢
碳素结构钢
不锈钢
钢
结构钢 工具钢
合金结构钢 碳素工具钢 合金工具钢 高速工具钢
特殊性能钢
耐酸钢
耐热钢 磁钢
亚共析钢
共析钢
（3）力学性能
种类 拉伸性能牌号冲击韧性 硬度 疲劳性能强及度选用范围
普（通4低）合工金艺性能 结构钢钢冷弯性9M能n2、10M可nS焊iC性u、16Mn切削性
橡胶--橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器 或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用 水润滑的轴承衬。
塑料--塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不 同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘性、减摩性、 摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。
第五章 工程材料
第一节 工程材料分类及应用 一、材料与材料科学
历史学家把人类社会的发展按其使用的材料类型划分为石器时 代、青铜时代、铁器时代，而今正处于人工合成材料的新时代。
二、材料的分类 金属材料 用量最大、用途最广 品种很多 高分子材料 塑料、橡胶、粘结剂 陶瓷材料
复合材料
黑色金属
金属材料
有色金属
(2)具有独特的金属光泽且不透明 (3)电与热之良导体 (4)塑性加工变形能力佳，富延性及展性
钢及其特性 理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称
为钢。 含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业
纯铁。
晶体和非晶体
• 晶体的原子是按一定的几何形状作有规律的 排列，如金刚石、金属与合金、石墨等，有固定 的熔点，各向异性。
组成 分类
结构
金属与金属
金属与非金属
非金属与非金属复合材料
纤维复合材料 层叠复合材料 细粒复合材料 骨架复合材料
玻璃纤维增强塑料(glass-fiber reinforced plastics，GFRP)
具有较高的强度和
球墨铸铁 QT400-18 QT450-10
塑性。
“QT”-Leabharlann --球墨铸铁；400---最低用于受磨损和受冲 抗拉强度；18----最低伸长率
击的零件
可锻铸铁
KTH300-06 KTH330-08
用于受冲击、振动 的零件
“KTH”、“KTZ”----黑心、白心 可锻铸铁；300---最低抗拉强度； 06---最低伸长率