金属

黑色金属

钢（含碳量小于2.11%）

钢的力学性能的决定因素

1.         钢的力学性能（如抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧度和硬度等）决定于钢的成分和金相组织。钢的成分一定时，其金相组织主要决定于钢的热处理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影响最大。

2.         钢中主要化学元素为铁，另外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氧和氮等，这些少量元素对钢材性质影响很大。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响，含碳量低，钢的强度较低，但塑性大，延伸率和冲击韧性高，钢质较软，易于冷加工、切削和焊接；含碳量高，钢的强度高、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。硫、磷为钢中有害元素，含量稍多会严重影响钢的塑性和韧性，磷使钢显著产生冷脆性，硫则产生热脆性。硅、锰为有益元素，它们能使钢材强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低。

钢的分类

1.         按化学成分分类

2.         按主要质量等级分类

钢牌号的表示方法

1.         原则：我国钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合的表示方法

2.         碳素结构钢、优质碳素钢、合金钢、低合金高强度结构钢和合金结构钢的牌号表示方法

工程中常用钢及其合金的性能和特点

1.         碳素结构钢

2.         优质碳素结构钢

3.         低合金高强度结构钢

4.         合金结构钢

5.         不锈耐酸钢（铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、铁素体—奥氏体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢）

6.         铸钢

铸铁（含碳量大于2.11%）

铸铁的成分特点

铸铁是铁碳合金的一种，与钢相比，其成分特点是碳、硅含量高，杂质含量也较高。但是，杂质在钢和铸铁中的作用完全不同，如磷在耐磨磷铸铁中是提高其耐磨性的主要合金元素，锰、硅都是铸铁中的重要元素，唯一有害的元素是硫，铸铁的组织特点是含有石墨，组织的其余部分相当于碳的质量分数小于0.80%钢的组织。故称铸铁的组织为石墨加钢的基体。铸铁的韧性和塑性，主要决定于石墨的数量、形状、大小和分布，其中石墨形状的影响最大。

铸铁的分类

1.         按照石墨的形状特征，铸铁可分为灰口铸铁（石墨成片状）、球墨铸铁（石墨成球状）和可锻铸铁（石墨成团絮状）三大类

2.         按照铸铁成分中是否含有合金元素，可分为一般铸铁和合金铸铁两大类。一般铸铁可分为普通铸铁和变质（孕育）铸铁。

工程中常用铸铁的性能和特点

3.         灰口铸铁

4.         球墨铸铁

5.         蠕墨铸铁

6.         可锻铸铁

7.         耐磨铸铁

8.         耐热铸铁

9.         耐蚀铸铁

有色金属

工程中常用有色金属的性能和特点

1.         铝及其合金

2.         铜及其合金

3.         镍及其合金

4.         钛及其合金

5.         铅及其合金

6.         镁及其合金

非金属材料

耐火材料

耐火材料的主要性能指标

1.         耐火度。耐火度是耐火材料受热后软化到一定程度的温度。耐火度高，表示耐火材料承受高温作用的能力强。它不是材料的熔化温度，也不是材料的许用温度。耐火材料的耐火度通常高于1580℃；

2.         荷重软化温度。荷重软化温度是耐火材料在给定负荷（例如20mpa）作用下，以给定速度加热到试样开始塑性变形或产生给定变形量的温度，又称为材料的荷重软化点。荷重软化温度越高，则材料的高温强度越好。粘土耐火砖的耐火度约为1730℃，荷重软化温度约为1350℃，而它的长期使用温度约为1000℃左右；

3.         高温化学稳定性。高温化学稳定性是耐火材料抗炉气和炉料腐蚀的能力；

4.         抵抗温度变化的能力越好，则耐火材料在经受温度急剧变化时越不易损坏；

5.         抗压强度要好；

6.         密度和比热容  密度和比热容要小，这样可以减小耐火材料加热时吸收的热量，使加热速度加块，但是密度小时，耐火材料的强度较低；

7.         热导率要小，隔热性能要好，电绝缘性能要好。

耐火材料的分类

1.         耐火砌体材料

2.         耐火水泥及混凝土

耐火隔热材料

硅藻土耐火隔热保温材料

硅酸铝耐火纤维

微孔硅酸钙保温材料

矿渣棉制品

耐蚀（酸）非金属材料

铸石

铸石具有极优良的耐磨与耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。在各类酸碱设备中，其耐腐蚀性比不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有色金属高得多，但脆性大、承受冲击荷载的能力低。因此，在要求耐蚀、耐磨或高温条件下，当不受冲击震动时，铸石是钢铁（包括不锈钢）的理想代用材料，不但可节约金属材料、降低成本，而且能有效地提高设备的使用寿命

石墨

1.         石墨不仅具有高度的化学稳定性，还具有极高的导热性能。

2.         石墨材料具有高熔点（3700℃），在高温下有高的机械强度。当温度增加时，石墨的强度随之提高。石墨在3000℃以下具有还原性，并且在中性介质中有很好的热稳定性。在急剧改变温度的条件下，石墨比其他结构材料都稳定，不会炸裂破坏，石墨的导热系数比碳钢大2倍多，所以，石墨材料常用来制造传热设备。

3.         石墨具有良好的化学稳定性。除了强氧化性的酸（如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素）之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。

玻璃

按形成玻璃的氧化物可分为硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等，其中硅酸盐玻璃是应用最为广泛的玻璃品种

硅酸盐玻璃的特点和用途

天然耐蚀石料

种类与性能

水玻璃型耐酸水泥

性能

陶瓷材料

1.         陶瓷材料的分类

2.         常用的陶瓷材料的性能

高分子材料

高分子材料的种类

1.         高分子材料一般分天然和人工合成两大类

2.         通常根据机械性能和使用状态将其分为塑料、橡胶和合成纤维三大类

高分子材料的基本性能及特点

1.         质轻

2.         比强度高

3.         有良好的韧性

4.         减摩、耐磨性好

5.         电绝缘性好

6.         耐蚀性

7.         导热系数小

8.         易老化

9.         易燃

10.     耐热性

11.     刚度小

工程中常用高分子材料

塑料制品

1.         塑料的组成（常用的塑料制品都是以合成树脂为基本材料，再按一定比例加入填充料、增塑剂、着色剂和稳定剂等材料）

2.         塑料各组成部分的作用

3.         工程中常用塑料制品

橡胶

工程中常用橡胶制品的性能

合成纤维

合成纤维的性能

复合材料

复合材料的组成

复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。基体相起粘结、保护增强相并把外加荷载造成的应力传递到增强相上去的作用，基体相可以由金属、树脂和陶瓷等构成，在承载中，基体相承受应力作用的比例不大；增强相是主要承载相，并起着提高强度（或韧性）的作用，增强相的形态各异，有纤维状、细粒状和片状等。

复合材料的分类

1.         按基体材料类型可分为：有机材料基、无机非金属材料基和金属基复合材料三大类

2.         按增强相体类型可分为：颗粒增强型、纤维增强型和板状增强型复合材料三大类

3.         按用途可分为结构复合材料与功能复合材料两大类

复合材料的性能

与普通材料相比，复合材料具有许多特性，可改善或克服单一材料的弱点，充分发挥它们的优点，并赋予材料新的性能；可按照构件的结构和受力要求，给出预定的分布、合理的配套性能，进行材料的最佳设计等。

具体表现在：

   （1）高比强度和高比模量。

   （2）耐疲劳性高。

   （3）抗断裂能力强。

   （4）减振性能好。

   （5）高温性能好，抗蠕变能力强。

   （6）耐腐蚀性好。

   （7）复合材料还具有较优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性等特点，而且复合材料构件制造工艺简单，表现出良好的工艺性能，适合整体成型。

复合材料增强体

1.         纤维增强体

2.         颗粒增强体

复合材料基体

1.         树脂基体

2.         金属基体

复合材料应用

了解几种常用复合材料的性能和用途