非金屬材料分類
通常分為工程塑料、橡膠、玻璃、陶瓷及複合材料等幾類。
一.、塑料組成與性質
塑料一般由樹脂（合成樹脂或天然樹脂）和新增劑組成。
新增劑是為了節約樹脂用量和改善或得到某種效能而人為新增的物質，如填充劑（滑石
粉等）、增強劑、增塑劑、著色劑、穩定劑等。
工程塑料具有較好的物理、力學效能，以其密度小、比強度大、抗腐蝕、易成形等優良效能而廣泛應用於機械製造、汽車、輕工、包裝、電子、航天及航空等領域。
工程塑料的主要特性有：
1）密度小；
2）耐腐蝕；
3）良好的電絕緣性和較小的介電損耗；
4）耐磨和減摩性好；
5）良好的成形性。
塑料製品的主要不足之處在於：
耐熱性差，強度、硬度較低，剛性和尺寸穩定性差，易老化，易蠕變等，使其應用受到一定限制。
常用工程塑料
最常用的工程塑料有以下8種：
1）abs 塑料
abs 塑料是一種是三烯類共聚物（ a -丙烯晴；b -丁二烯；s -苯乙烯），具有良好的使用效能和染色功能，應用廣泛，多見用於各式外殼、齒輪零件等。
2）pa（聚醯胺，俗稱尼龍）
尼龍具有較高的強度、衝擊韌度和自潤滑效能，耐磨性最佳。絕緣性也好。常用於做機器零件和耐磨襯套。
3) pc（聚碳酸酯）
具有特別高的強度和尺寸穩定性，對其片材可進行沖壓甚至拉伸加工。
4）pe（聚乙烯）
耐蝕、堅韌、價廉。用做箱體、車門的內襯、薄膜等
5）pom（聚甲醛）
代尼龍材料，中等**。適合於做耐磨、承受高負荷的零件和繼電器、開關等。
6）pp (聚丙烯)
屬於通用塑料,**便宜,使用廣泛,具有優異的耐化學腐蝕和介電效能,但易老化,低溫下不耐衝擊.
7）pur (聚胺酯)
泡沫塑料類 。用於填充、抗震包裝、隔音和絕熱材料等。
8）pvc（聚乙烯）
分軟、硬兩種。軟pvc用做人造革、軟導管等；硬pvc用於管件、板材、容器等
二、橡膠主要成分
橡膠主要成分是生膠（天然橡膠和人工橡膠）與新增劑。
新增劑主要有鍊膠中用到的硫化劑、填充劑（炭黑等）、防老劑和軟化劑等。汽車、航天、航空因耐熱、耐寒，需要用到矽橡膠。其常用的補強填料不能用炭黑，而用水合 sio2、ti o2等。
橡膠製品分類
橡膠製品分為胎、密封圈、膠帶、膠管、膠鞋和其他橡膠工業製品幾類。
三、玻璃與陶瓷
玻璃為非晶體材料，主要由 sio2和一些金屬氧化物質組成。汽車用玻璃屬於安全性玻璃，包括夾層玻璃、鋼化玻璃和防彈玻璃等。夾層玻璃用2-3片玻璃用膠粘接成；鋼化玻璃即淬火玻璃，加熱至軟化點（650℃）驟冷；防彈玻璃是一種特製玻璃。
汽車前後玻璃的安全性要求與兩側玻璃都有不同。
陶瓷 陶瓷是一種無機非金屬材料。可將陶瓷分為普通陶瓷和特種陶瓷兩大類。普通陶瓷是以天然粘土等材料成形、燒結而成，主要用來製造日用品。
特種陶瓷是以人工化合物製成的陶瓷。比如，用六方晶系的 si3n4陶瓷製造纖維活塞、氣門、搖臂等耐高溫摩擦的燃燒室零件。日本日野已開發出陶瓷絕熱發動機，大大提高了發動機的熱效率。
當代世人還開發出不少具有各式功能的特種陶瓷，已成為近代尖端科學技術的重要組成部分。
4、複合材料的成形
複合材料是指由兩種或多種成分、性質不同有時連形狀也不同的相容性材料以一定的物理方式進行復合而製得的一類使熱、電、力學等各項效能最佳化的新材料。
組成：原理上是由基體材料加入增強材料而合理復合。其中基體材料形成幾何體並起粘結作用，如：樹脂、陶瓷、金屬等；增強材料則起增強或韌化作用，如：纖維、顆粒等。
複合材料的效能：
比強度和比模量高，密度小
抗疲勞性好
減振效能好
高溫效能好
獨特的成型工藝
第4節鋼的熱處理
1、熱處理：是指將鋼在固態下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結構，獲得所需要效能的一種工藝。
2、熱處理特點：熱處理區別於其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點是只通過改變工件的組織來改變效能，而不改變其形狀。
3、熱處理適用範圍：只適用於固態下發生相變的材料，不發生固態相變的材料不能用熱處理強化。
4、根據加熱、冷卻方式及鋼組織效能變化特點不同，將熱處理工藝分類如下：
鋼的退火與正火
機械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）→預備熱處理→機加工→最終熱處理。
退火與正火工藝主要用於預備熱處理，只有當工件效能要求不高時才作為最終熱處理。
a、鋼的退火
將鋼加熱至適當溫度保溫，然後緩慢冷卻（爐冷）的熱處理工藝叫做退火。
退火目的：
⑴ 調整硬度，便於切削加工。適合加工的硬度為170-250hb。
⑵ 消除內應力，防止加工中變形。
⑶ 細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。
退火後的效能： 強度硬度下降，塑性韌性提高
b、正火
正火是將加熱到一定溫度，保溫後空冷的工藝。
1、正火比退火冷卻速度大。
2、正火的目的
⑴ 對於低、中碳鋼(≤0.6c%)，目的與退火的相同。
⑵ 對於過共析鋼，用於消除網狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。
⑶ 普通件最終熱處理。
要改善切削效能：低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火，高碳鋼用球化退火。
c、鋼的淬火和回火
淬火是將鋼加熱到一定溫度，使鋼的組織轉變為單一的奧氏體，保溫一段時間後，用油或水使其急冷（100-600℃/s），使奧氏體轉變為馬氏體的熱處理工藝。
淬火的目的：獲得馬氏體組織，提高鋼的效能。強度極高且脆，塑性很差極不穩定。
淬透性是鋼的主要熱處理效能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據之一。
淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。
淬硬性是指鋼淬火後所能達到的最高硬度，即硬化能力。
d、鋼的回火
回火：將淬火的零件或材料，加熱到一定的溫度，保溫一定時間後冷卻的工藝。
一、回火的目的
1、減少或消除淬火內應力，防止變形或開裂。
2、獲得所需要的力學效能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調整硬度、韌性。接近平衡的組織，防止使用時變形。
3、穩定尺寸。回火可使非平衡m與a』轉變為平衡相。
4、高淬透性鋼的軟化，這類鋼空冷即可淬火，如採用回火軟化既能降低硬度，又能縮短軟化週期。
未經淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼不回火在放置或使用過程中易變形或開裂。
鋼經淬火後應立即進行回火。
2、回火的種類
1、低溫回火
回火溫度：150~250℃， 保溫時間：1h-3h 空氣冷卻
組織轉變：從馬氏體中析出細片狀 -碳化物； a』分解為 -碳化物和過飽和鐵素體。這種在馬氏體基體上分布著細片狀碳化物的組織稱為回火馬氏體，用m回表示。
低溫回火的目的：是在保留淬火後高硬度、高耐磨性的同時，降低內應力，提高韌性。
主要用於處理各種工具、模具、軸承及經滲碳和表面淬火的工件。
2、中溫回火
回火溫度：350-500℃
組織轉變： -碳化物溶解於鐵素體中,同時從鐵素體中析出fe3c。到350℃, 馬氏體中的含碳量已降到鐵素體的平衡成分，內應力大量消除。
m迴轉變為在保持馬氏體形態的鐵素體基體上分布著細粒狀fe3c的組織，稱為回火託氏體，用t回表示。
回火託氏體組織具有較高的彈性極限和屈服極限，並具有一定的韌性，硬度一般為35~45hrc。主要用於各類彈簧的熱處理
3、高溫回火
回火溫度：500或450-650℃
組織轉變：fe3c發生聚集長大，鐵素體發生多邊形化。
這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀fe3c的組織稱回火索氏體，用s回表示。
回火索氏體組織具有良好的綜合力學效能，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。
通常把淬火加高溫回火的熱處理工藝稱作「調質處理」，簡稱「調質」。
調質廣泛用於連桿、軸、齒輪等各種重要結構件的處理。也可作為精密零件、量具等的預備熱處理。
d、鋼的表面淬火和化學熱處理
1、鋼的表面淬火
表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化後進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。
表面淬火目的：
① 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限;
② 心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬裡韌。
適用於承受彎曲、扭轉、摩擦和衝擊的零件。
表面淬火常用加熱方法
1. 感應加熱：利用交變電流在工件表面感應巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。
2.火焰加熱：利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質量不易控制。
3. 雷射熱處理：利用高能量密度的雷射對工件表面進行加熱的方法。效率高，***。
二、化學熱處理
化學熱處理是指將工件置於特定介質中加熱保溫，使介質中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學成分和組織，進而改變其效能的熱處理工藝。
與表面淬火相比，化學熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學成分。
化學熱處理也是獲得表硬裡韌性能的方法之一。
根據滲入的元素不同，化學熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。
1.鋼的滲碳
將低碳的結構剛零件在含碳的介質中加熱到高溫，使鋼的表面滲入碳原子，並使表層的碳原子的含量增至0.8%-1.2%的一種操作工藝。
1）滲碳目的：提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，同時保持心部良好的韌性。
2）滲碳用鋼：為含0.1-0.25%c的低碳鋼。
碳高則心部韌性降滲碳層厚度(由表面到過度層一半處的厚度)：一般為0.5-2mm。滲碳溫度900-950℃。
2.鋼的氮化
氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過程。
1）氮化用鋼為含cr、mo、al、ti、v的中碳鋼。
2）氮化溫度：500-570℃。 氮化層厚度不超過0.6-0.7mm。
（1）氮化件表面硬度高（hv1000-2000），耐磨性高。
（2）疲勞強度高。
⑶工件變形小。原因是氮化溫度低，氮化後不需進行熱處理。
⑷ 耐蝕性好。因為表層形成的氮化物化學穩定性高。
氮化的缺點：工藝複雜，成本高，氮化層薄。
用於耐磨性及精度均要求很高的零件，或要求耐熱、耐磨及耐蝕的零件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。
第5節金屬材料的腐蝕與保護
金屬腐蝕：當金屬的表面和周圍介質接觸時，由於發生化學和電化學作用而引起的破壞。（自然現象，危害極大。）
非金屬材料
1.什麼叫材料？材料科學研究的四要素是什麼？2.材料的分類方法有哪幾種？其中按照化學鍵可以把材料分為哪幾類？3.在人類的生產活動中，科學技術的作用主要表現在哪幾方面？4.新型材料的發展趨勢？5.陶和瓷是如何定義的？它們的顯微結構有什麼區別?從陶到瓷，技術上有拿三大突破？6.傳統陶瓷和新型陶瓷的區別？...
有色金屬材料 非金屬材料
題4 12 4 20。二 匯入新課 有色金屬是指鋼鐵以處的其他金屬。有色金屬種類很多，又具有某些獨特的效能，是現代工業中不可缺少的金屬材料。有色金屬應用較廣的是鋁 銅及其合金和軸承合金等。非金屬材料是指金屬材料以外的所有固體材料。非金屬材料 廣泛，成形工藝簡單，又有某些特殊效能，應用日益廣泛，已成為...
無機非金屬材料熱工裝置重點
1，無機非金屬材料與有機 高分子 材料 金屬材料並列為三大基礎材料。除了這三種基礎材料以外，材料的另乙個重要分支就是基於這三大基礎材料而發展迅速的複合材料。p3 2，熱工裝置的主要代表就是 窯爐。p3 3，燒結的本質就是在物料溫度低於融化溫度的高溫條件下，物料內部產生緻密化的過程。p4 4，熱工裝置...