金属材料与非金属材料基础知识
金属与非金属的基本性质与应用
金属与非金属的基本性质与应用金属和非金属是我们生活中常见的物质分类，它们具有不同的性质和应用。
本文将介绍金属和非金属的基本性质以及它们在各个领域的应用。
一、金属的基本性质金属是一类具有良好导电性、导热性、延展性和韧性的物质。
金属的特点主要体现在以下几个方面。
1. 导电性和导热性金属是良好的导电体和导热体，能够迅速传输电子和热量。
这使得金属广泛应用于电子、电气工程以及许多其他领域。
例如，铜是常用的导电材料，被广泛用于制作电线和电缆。
2. 延展性和韧性金属具有良好的延展性和韧性，能够经受拉伸和弯曲而不易断裂。
这使得金属在建筑、机械制造和汽车工业等领域中得到广泛应用。
例如，钢材具有高强度和韧性，用于制造建筑和桥梁。
3. 可塑性金属具有良好的可塑性，可以通过加工、锻造和压制等方式制成各种形状的产品。
这使得金属能够应用于制造各种器具和零部件。
例如，铝材可塑性强，被广泛应用于航空航天、汽车和包装等行业。
二、金属的应用领域金属在各个领域都有广泛的应用，下面将简要介绍几个主要的应用领域。
1. 电子电气工程金属是制造电线、电缆和电子元件的重要材料。
铜、铝等金属常用于制作导线，铝合金用于制造电线杆和高压输电线路。
金属还广泛应用于电子设备制造中，如半导体材料、电路板和电子元器件。
2. 建筑与工程金属在建筑与工程领域中有着广泛的应用。
钢材是最常用的结构材料之一，用于制作桥梁、建筑物和大型设备。
铝合金被广泛用于建筑外墙、窗户和门等。
此外，金属也用于制作管道、水暖设备和排污系统等。
3. 交通运输金属在交通工具制造中起着重要作用。
铁路、汽车和船舶等交通工具的制造离不开金属材料。
例如，汽车引擎、车身和轮胎中都含有多种金属材料。
4. 家居用品金属制品在家居用品中也有广泛应用。
不锈钢被用于制作厨房用具和器皿，铜制品常用于装饰品和灯具。
此外，金属材料在家居建筑中的应用也越来越多，如金属屋顶和铝门窗等。
三、非金属的基本性质与金属相比，非金属具有以下不同的基本性质。
常用金属与非金属材料
用于制造受中等冲击负荷及耐蚀条件下工作的零件，如轴承、轴瓦和受10大气压以下的蒸汽和水配件。
“Z”表示铸造，Q表示青铜，后面表示添加元素符号。
锡青铜是铜和锡的合金。ZQSn6-6-3表示含锡5%~7%，锌5%~7%，铅字2%~4%。
铸锰
黄铜
GB1176-87
ZHMn58
-2-2
用于制造轴瓦、轴套及其它耐磨零件。
ZH铸造黄铜，后面表示添加元素符号。
黄铜是铜锌合金。
铸铝
合金
GB1173-86
ZL102
耐磨性中上等，用于制造负荷不大的薄壁零件。
“Z”表示“铸”，“L”示“铝”，后面第一位数为合金分组号。
ZL104
熔化工艺简单，做一般零件用，如航空仪表的外壳。
硬铝
GB3190-82
LY12
高强度硬铝，适用于制造高负荷零件及构件，但不包括冲压件和锻件。
合金结构钢GB3077-88
45 Mn 2
用于制造在较高应力与磨损条件下的零件。在直径≤60mm时，与40Cr相当。可做万向节轴、齿轮、蜗杆、曲轴等。
1、前面两位数字表示钢中含碳量的万分数。
2、合金元素以化学符号表示。
3、合金元素平均含量小于1.5%，仅标注元素，大于1.5%时，才标出含量数字。
35Si Mn
20
用于不受很大应力而韧性较高的零件，如杠杆、轴套、螺钉、拉杆、起重钩，也用于表面硬度而心部强度不高的渗碳与氰化零件。
35
有好的强度和韧性，用于制造曲轴、转轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、圆盘、套筒、钩环、垫圈、螺母、螺钉等。一般不做焊接用。
45
用于强度要求较高的零件，通常在调质或正火状态下使用。用于制造汽轮机的叶轮、压缩机、泵的零件等。
常用金属与非金属材料型号含义
3、常用有色金属及其合金
名称
牌号
特性及应用举例
说明
普通
黄铜
GB1176-87
H62
用于制造散热器、垫圈、弹簧、弹簧、各种网螺钉及其它零件。
“H”表示黄铜，后数字表示含铜平均质量百分数(%)。
铸锡
青铜
GB1176-87
ZQSn6
20
用于不受很大应力而韧性较高的零件，如杠杆、轴套、螺钉、拉杆、起重钩，也用于表面硬度而心部强度不高的渗碳与氰化零件。
35
有好的强度和韧性，用于制造曲轴、转轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、圆盘、套筒、钩环、垫圈、螺母、螺钉等。一般不做焊接用。
45
用于强度要求较高的零件，通常在调质或正火状态下使用。用于制造汽轮机的叶轮、压缩机、泵的零件等。
Q275
用于强度要求较高并强烈磨损的零件，如主轴、转轴、离合器、键等。
优质
碳素
结构钢GB699
-88
15
塑性、韧性、焊接性能和冷冲性能均极良好，但强度较低，用于受力不大、韧性要求较高的零件及不需热处理的低负荷零件，如螺栓、拉条、化工贮器等。
牌号的两位数字表示平均含碳量的万分数，如“45”表示平均含碳量为0.45%。较高含锰量的优质碳素钢，在牌号尾部加“Mn”。
15Mn
它的性能与15号钢相似，但其淬透性、强度和塑性比15号钢都高些。用于制造中心部分的机械性能要求较高且需渗碳的零件。这种钢焊接性好。
45Mn
用于受磨损的零件，如转轴、心轴、齿轮、叉、啮合杆、螺栓、螺母、螺钉。焊接性较差。负荷较大，还可做离合器盘、花键轴、万向节、凸轮轴、曲轴、汽车后轴、双头螺柱、地脚螺栓等。
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。
初中化学金属与非金属知识点梳理
初中化学金属与非金属知识点梳理金属与非金属：化学中的两大类物质化学是一门研究物质及其变化的科学，而金属与非金属是化学中的两大类物质。
金属和非金属在性质上存在显著差异，如导电性、热传导性、硬度等。
本文将对初中化学中关于金属和非金属的知识点进行梳理。
一、金属金属是一类具有典型性质的物质，具有以下特点：1. 导电性：金属是导电体，能够输送电流。
这是因为金属中存在自由电子，它们能够在金属中自由移动。
2. 热传导性：金属具有很好的热传导性，可以迅速传递热能。
这是因为金属中的自由电子能够传递热能。
3. 可塑性和延展性：金属可以被锻打成各种形状，这是因为金属的金属键具有一定的可塑性和延展性。
4. 金属光泽：金属表面通常具有金属光泽，即金属表面反射光线的能力。
常见的金属包括铁、铜、铝、锌等。
金属在日常生活中广泛应用，如建筑材料、电线、家具等。
二、非金属非金属是另一类物质，具有以下特点：1. 导电性：大部分非金属是非导体，不能传导电流。
这是因为非金属中不存在自由电子。
2. 热传导性：非金属的热传导性较差，传热速度较慢。
3. 脆性：非金属通常是脆性的，无法被锻打成各种形状。
4. 非金属无光泽：非金属表面通常无光泽。
常见的非金属包括氧气、氮气、碳、硫等。
非金属在日常生活中也有广泛应用，如空气、水、食盐等。
三、金属与非金属的氧化反应金属和非金属之间的氧化反应在化学中非常重要。
金属可以与氧气反应生成金属氧化物，而非金属也可以与氧气反应生成非金属氧化物。
金属氧化物可以进一步与水反应生成金属氢氧化物（碱）：金属氧化物 + 水→ 金属氢氧化物非金属氧化物可以进一步与水反应生成非金属酸：非金属氧化物 + 水→ 酸这些反应是化学中的重要基础反应，也是理解金属与非金属性质的关键。
四、金属与非金属的离子化和共价化合物金属和非金属之间也可以形成化合物，有离子化合物和共价化合物两种类型。
1. 金属和非金属的离子化合物：金属通常失去自己的电子从而形成阳离子，而非金属通常接受电子从而形成阴离子。
材料科学基础知识
材料科学基础知识材料科学是一门研究材料结构、性能和制备的学科，涉及广泛的领域，包括金属、陶瓷、塑料、纤维、半导体等材料的研究与应用。
本文将介绍一些材料科学的基础知识，包括材料分类、晶体结构和材料性能等内容。
一、材料分类根据组成和结构特征，材料可以分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三大类。
金属材料主要由金属元素构成，具有优秀的导电、导热和强度等性能；无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥等，其特点是高硬度、高耐热性和电绝缘性；有机高分子材料由含有大量碳元素的高分子化合物构成，如塑料、橡胶和纤维等，具有良好的可塑性和可拉伸性。
二、晶体结构晶体是材料学中一种有序排列的结构形态，具有规则的周期性。
晶体结构由原子、离子或分子按照一定的几何规则排列而成。
根据晶格的不同，晶体可分为立方晶系、四方晶系、单斜晶系、正交晶系、斜方晶系、菱方晶系和三斜晶系等。
其中，立方晶系是晶体结构中最简单的一种，其晶格具有等边、等角的特点。
三、材料性能材料的性能决定了其在实际应用中的表现。
常见的材料性能包括力学性能、热学性能、电学性能和磁学性能等。
力学性能体现了材料的强度、韧性和硬度等特点，如抗拉强度、屈服强度和冲击韧性；热学性能包括导热性、热膨胀系数和导电性等，这些性能对材料的热稳定性和导热导电能力有重要影响；电学性能和磁学性能则与材料的导电性和导磁性相关。
四、材料制备材料的制备过程对于最终材料的性能和结构有重要影响。
常见的材料制备方法包括熔融法、沉积法、固相反应法和溶液法等。
熔融法是指将材料加热至熔点后进行冷却的过程，常用于金属材料的制备；沉积法则是通过气相或溶液中的化学反应沉积材料薄膜；固相反应法是指两个或多个固体物质在一定条件下发生化学反应生成新的化合物；溶液法是将材料溶解于溶剂中，通过溶液的蒸发或化学反应生成新材料。
总结材料科学是一门涉及广泛的学科，研究的内容包括材料分类、晶体结构、材料性能和材料制备等方面。
了解这些基础知识对于深入学习和应用材料科学具有重要意义。
初中化学金属与非金属知识点整理
初中化学金属与非金属知识点整理金属与非金属是化学中的重要概念，处于化学基础学习阶段的初中生需要掌握这些知识点。
本文将对初中化学中金属与非金属的相关知识进行整理和归纳，帮助学生更好地掌握这些内容。
一、金属的性质和特点1. 密度：金属一般密度较大，常用的金属如铁、铜、铝等都具有较大的密度。
2. 导电性：金属具有良好的导电性能，可以传导电流，是电器线材的重要材料。
3. 导热性：金属具有优良的导热性能，可以快速传导热量，是热传导设备的重要材料。
4. 延展性和可塑性：金属具有良好的延展性和可塑性，可以通过拉伸和锤击形成各种形状。
5. 光泽：金属具有独特的金属光泽，在光照下能反射出光亮。
二、金属的常见应用1. 金属合金：金属可以与其他金属或非金属元素合金化，形成合金，如铜合金、铝合金等。
合金常用于制造工具、机械零件等。
2. 电器材料：金属具有良好的导电性能，用于制造电线、电器零部件等。
3. 建筑材料：金属材料在建筑中起着重要作用，如铁、钢等常用于楼梯、桥梁、支撑结构等。
4. 化学反应催化剂：某些金属如铂、钯等可以作为化学反应的催化剂，加速反应速度。
5. 珠宝首饰：金属材料如黄金、白银等常被用于制造珠宝首饰。
三、非金属的性质和特点1. 密度：非金属一般密度较小，如氧气、氮气等都具有较小的密度。
2. 导电性和导热性：非金属一般不具备良好的导电性和导热性，不容易传导电流和热量。
3. 延展性和可塑性：非金属大多具有脆性，不具备良好的延展性和可塑性，不容易拉伸和变形。
4. 电负性：非金属元素一般具有较高的电负性，容易在化学反应中接受电子。
四、非金属的常见应用1. 化学反应：非金属元素常参与各种化学反应，如氧气与金属的氧化反应、氮气与金属的硝化反应等。
2. 聚合物材料：非金属聚合物材料广泛应用于各个领域，如塑料、纤维等。
3. 陶瓷制品：非金属陶瓷制品具有良好的耐热性和绝缘性能，常用于制作瓷器、陶器等。
4. 食品工业：非金属盐类如食盐、小苏打等在食品工业中起着重要作用。
八年级物理四科材料知识点
八年级物理四科材料知识点
在八年级物理学习中，材料知识点占据非常重要的位置。
通过
学习材料知识点，可以帮助我们更好地理解物理现象和实验结果。
下面将介绍八年级物理四科的材料知识点。
第一部分：固体材料
1. 金属材料
金属材料具有良好的导电性和热导性，可以被加工成各种形状，适用于制作电线、电器、汽车等产品。
金属材料的性质受到晶粒
大小、金属纯度等因素的影响。
2. 非金属材料
非金属材料具有较好的绝缘性能和耐腐蚀性能，适用于制作管道、容器、绝缘板等产品。
3. 合金
合金是由两种或两种以上金属元素混合而成的物质，具有更好的力学性能和耐腐蚀性能，适用于制作飞机、汽车、工具等。
第二部分：流体材料
1. 水
水是一种无色、无味、无臭的液体，具有较大的比热和热膨胀系数，适合作为冷却介质和加热介质。
2. 油
油具有较好的润滑性能和抗氧化性能，适用于制作机械设备和润滑油。
3. 气体
气体具有压缩性和黏度小的特点，可以被用于制作压缩空气工具和气体燃料。
第三部分：半导体材料
1. 硅
硅是一种半导体材料，由于其电阻率介于导体和绝缘体之间，可以被用于制作电子元器件，例如晶体管、集成电路等。
2. 锗
锗是一种半导体材料，与硅类似，可以用于制作电子元器件。
第四部分：纳米材料
纳米材料具有较大比表面积和量子尺寸效应，因此具有独特的电学、光学、力学等性质，可以被用于制作高性能电子器件、传感器、医疗材料等。
总之，材料知识点是八年级物理学习中不可缺少的部分。
通过认真学习和理解这些知识点，我们可以更深入地了解并应用于实际问题中。
机械工程材料
三、硬度（第二节金属材料的力学性能） HV维氏硬度—主要用于测定很薄材料和表面薄层硬度。 HS肖氏硬度—肖氏硬度计机体体积较小，携带方便，主要用于测定大而笨重的 工件或大型钢材的硬度。肖氏硬度试验，在工件上基本不留痕迹，适于测定精 密量具的表面硬度。 各种硬度的硬度值之间不存在理论上的换算关系，它们之间不能用来直接比较 材料的硬度高低。 在要求不很精确时使用。 当布氏硬度值在200～600HBS(W)范围时： HRC≈1／10HBS(W) 当布氏硬度值小于450HBS时： HBS≈HV HS≈1／6HBS 硬度指标的测定与其他力学性能指标测定相比较，其试验方法简便、迅速、易 掌握，不需要特殊加工试样，试样可以是大小、厚薄、形状各异的原材料，也 可以是毛坯件或成品零件。 生产中常把硬度指标作为技术条件之一标注在图样中。表1—4所列是一些钢件 的硬度要求
四、冲击韧度（第二节金属材料的力学性能）
金属材料的冲击韧度αk与其化学成分、组织、表面质量
及温度等因素有关。有些材料在常温下，具有较好的韧性， 不显示脆性，但在一定的较低温度下韧性降低，发生向脆性 的转化．显示出脆性。这种脆性转变在工程中很值得注意。
机械工程材料
金属材料
• 黑色金属 • 有色金属
非金属材料 复合材料
第一章 金属材料基础知识
第一节 钢材生产概述 第二节 金属材料的力学性能 第三节 金属的物理、化学性能及工艺性能 复习思考题
第一节钢材生产概述（第一章）
一、钢与生铁 二、钢的分类 三、钢铁材料的生产过程 四、钢材品种
二、塑性（第二节金属材料的力学性能）
二、塑性
是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏的能力。塑性也 是通过拉伸试验测定的。表示塑性的指标是：
压力管道材料基础知识3
2.压力管道常用金属材料及非金属材料金属材料是目前应用最广泛的工程材料，包括钢铁材料、有色金属材料（如铝镁合金、铜及铜合金，钛及钛合金等）。
钢铁材料是钢和铸铁的总称。
工业用钢按照化学成分可以分为碳素钢和合金钢两类。
碳素钢除铁、碳元素之外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素。
合金钢是为了改善和提高钢的性能，在碳钢的基础上特意加入某些合金元素而得到的钢种。
一、铸铁含碳量大于2.06%的铁碳合金成为铸铁（而真正有工业应用价值的铸铁其含碳量一般为2.5%－6.67%）。
铸铁的主要成分除铁之外，含碳和硅量较高。
由于铸铁中的含碳量较高，使得其中的大部分碳元素已不再以Fe3C化合物存在，而是以游离的石墨存在。
铸铁的性能特点是可焊性、塑性、韧性和强度均比较差，一般不能锻造，但它却具有优良的铸造性、减磨性、切削加工性能，价格便宜，因此常用作泵机座、低压阀体等材料，有时地下低压管网也有铸铁做成的管子和管件。
根据铸铁中石墨的形状不同可将铸铁分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁三类。
二、碳钢含碳量小于等于2.06%的铁碳合金称为碳素钢。
如按化学成分分类常分为低碳钢（C＜0.25%），中碳钢（C=0.25%～0.6%）和高碳钢（C＞0.6%）三种；按质量分类常分为普通钢（S≤0.05%，P≤0.05%）、优质钢（S≤0.04%，P≤0.04%）和高级优质钢（S≤0.02%，P≤0.03%）三类；按用途分常分为结构钢、承压用钢、工具钢等。
由于中碳钢和高碳钢可焊性差，在工程设计中除螺栓材料外，常用的压力管道材料都是低碳钢。
三、合金钢合金元素因溶于铁素体中起固溶强化作用，从而提高了材料的硬度和强度，但同时却使其韧性和塑性相对降低。
压力管道中常用的合金钢有低合金钢、调质钢、不锈钢、耐热钢和低温钢。
工程上常用的低合金钢有碳锰系、碳锰钒系、铬钼钒系等系列。
GB/T1591标准给出了碳锰系和碳锰钒系低合金钢的化学成分和机械性能要求。
该标准列出了Q295A（B）、Q345AE、Q390A E、Q420A E、Q460CE共20种材料牌号。
九年级天然材料知识点总结
九年级天然材料知识点总结天然材料是指从自然界中直接获取的原材料，包括矿产资源、生物资源和大气资源等。
在九年级的学习中，我们接触到了很多关于天然材料的知识，本文将对九年级天然材料的重点知识进行总结。
一、金属材料金属材料是最常见的一类天然材料，具有导电、导热、延展性等优良特性。
常见的金属材料包括铁、铜、铝等，其中铁是最常用的金属材料之一。
铁可以通过冶炼矿石获得，冶炼过程中需注意高温的控制，以及不同材料成分的配比。
二、非金属材料除金属材料外，还有许多非金属材料被广泛应用。
其中最常见的是玻璃和陶瓷材料。
玻璃是一种无机非金属材料，具有透明、坚硬、易加工等特点。
陶瓷材料以其高强度、耐腐蚀等特性被广泛应用于建筑、化工等领域。
三、塑料材料塑料是一类由合成树脂为主要成分的材料，具有重量轻、耐用、可塑性强等特点，被广泛应用于日常生活和工业制造中。
常见的塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
塑料的特性主要取决于树脂的类型和配比，因此在制造过程中需要仔细控制各种材料的比例。
四、纺织材料纺织材料是由纤维制成的材料，其中最常见的纤维是棉、麻、丝、毛等。
纺织过程中，纤维被采集、清洗、纺纱、织造等，最终成为纺织材料。
不同材质的纤维具有不同的特性，例如棉质纤维透气性好，麻质纤维耐热等。
五、能源材料能源材料是指用于产生能量和供人类使用的材料。
主要包括化石燃料（煤、石油、天然气）、核能材料等。
其中，煤是一种常见的能源材料，可以通过燃烧产生热能。
然而，煤的燃烧也会产生大量的有害气体和固体废弃物，对环境造成污染。
六、其他天然材料除了以上几类常见的天然材料外，还有一些其他的天然材料值得了解。
例如，储量丰富的矿石资源是金属材料的重要来源，磷矿石则是农业生产中重要的化肥原料。
此外，天然橡胶是一种弹性好、耐磨损的材料，在制造轮胎等行业具有重要的应用价值。
总结起来，九年级学习中我们接触到了许多天然材料的相关知识。
了解各类天然材料的特性和应用，对于我们的科学学习和生活都有着重要的意义。
常用金属、非金属材料知识
常用材料基础知识第一节工程常用材料基础知识一、工程材料的分类一般将工程材料按化学成分分为金属材料、非金属材料、高分子材料和复合材料四大类。
（一）金属材料金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。
工业上把金属和其合金分为两大部分：（ 1 ）黑色金属材料——铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）。
（ 2 ）有色金属材料——黑色金属以外的所有金属及其合金。
有色金属按照性能和特点可分为：轻金属、易熔金属、难熔金属、贵重金属、稀土金属和碱土金属。
（二）非金属材料非金属材料包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀（酸）非金属材料和陶瓷材料等。
（ 1 ）耐火材料。
耐火材料是指能承受高温下作用而不易损坏的材料。
常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。
（ 2 ）耐火隔热材料。
耐火隔热材料又称为耐热保温材料。
常用的隔热材料有硅藻土、蛙石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉以及它们的制品。
（ 3 ）耐蚀（酸）非金属材料。
耐蚀（酸）非金属材料的组成主要是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等，在某些情况下它们是不锈钢和耐蚀合金的理想代用品。
常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。
（ 4 ）陶瓷材料。
（二）非金属材料非金属材料包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀（酸）非金属材料和陶瓷材料等。
（ 1 ）耐火材料。
耐火材料是指能承受高温下作用而不易损坏的材料。
常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。
（ 2 ）耐火隔热材料。
耐火隔热材料又称为耐热保温材料。
常用的隔热材料有硅藻土、蛙石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉以及它们的制品。
（ 3 ）耐蚀（酸）非金属材料。
耐蚀（酸）非金属材料的组成主要是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等，在某些情况下它们是不锈钢和耐蚀合金的理想代用品。
常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。
（ 4 ）陶瓷材料。
二、常用工程材料的性能和特点（一）金属材料1 、黑色金属含碳量小于 2 ． 11 ％（重量）的合金称为钢，合碳量大于 2 ． 11 ％（重量）的合金称为生铁。
第一章金属材料的基础知识
在碳等元素氧化到规定范围后，钢液中 大量的氧在冷凝过程中将以FeO和Fe3O4等形 态析出，使钢的塑性差，轧制时易产生裂纹；
因此，炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂 （锰铁、硅铁和铝）除氧。
Si + FeO = SiO2 +Fe Mn + FeO = MnO + Fe
2Al +3 FeO = Al2O3 +3 Fe 达到要求后，把钢液铸成钢锭ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轧成钢材。
炼钢生铁和铸造生铁都属于铸铁。
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。根 据碳在铸铁中存在的形式不同，铸铁分为 三种。
白口铸铁： 熔融状态的铁液，若快速冷 却Fe3C来不及分解而保留下来，铁的断口呈 白色。白口铁硬而脆、不宜加工一般用来 炼钢。故又称炼钢生铁。Fe-Fe3C状态图中 的亚共晶、共晶、过共晶合金即为此类铸 铁。
只有一种金属元素的物质叫纯金属
由两种或两种以上的金属元素（或 金属与非金属元素）熔合在一起形 成的具有金属特性的物质叫合金。
金属材料就是指金属及合金。
当各个金属原子相互在一起形成固体 时，各金属原子与其价电子脱离变成 正离子，按照一定的几何形式排列， 并在其占据的位置上作高频率的振动, 价电子呈自由电子的形式在各离子间 作高速穿梭运动，它们为整个金属公 有，形成“电子气”，金属固体就是 依靠这些公有化了的自由电子与各正 离子之间的引力结合而成。这种方式 叫“金属键”。
钢中不含有特意加入的金属元素，除铁碳外， 有少量硅、锰、磷、硫等杂质元素。
合金钢：
在碳素钢的基础上，为改善钢的性能冶炼时 特意加入一种或多种合金元素炼成的钢。
3.按冶炼方法分类： 按炉别分：
转炉钢 转炉为梨形容器，因装料和出钢时需倾转炉体而得名。
金属和非金属材料的物理和化学特性
金属和非金属材料的物理和化学特性材料一直是人类发展史上的一个重要领域，而其中的金属和非金属材料更是备受关注。
这两类材料有着不同的物理和化学特性，本文将深入探讨它们的特性。
一、金属材料的特性1.密度高金属材料因其高密度的特性，所以有着优异的机械性能。
如：高强度、高硬度和高延展性等，这使金属材料成为了一种重要的结构材料。
2.导电性好金属材料的电子排列很有规律，因此它可以很好的导电和导热。
而且金属材料的导电性能与其杂质的含量和形态关系不大，因而具有温度稳定性。
3.化学活性强金属材料与环境中的氧、硫、水等化学性质相互作用，容易产生化学反应，常因氧化而变脆、锈蚀等。
4.可再生性好金属材料具有一定的可再生性，因为其可以通过熔炼方式再次得到纯净的金属。
二、非金属材料的特性1.密度低非金属材料相较于金属材料，具有较低的密度，因此它的力学性能相对较差。
2.热膨胀性差非金属材料热膨胀性小，热传导性差，导致其难以快速扩散和散热，所以常用于绝缘材料。
3.可塑性差非金属材料因其分子构造较为复杂，排列不规则，因此难以在受力的情况下进行变形，其可塑性差，常常用于在高温、高压环境中使用。
4.化学惰性好非金属材料因为没有自由电子，无法与其他元素反应，因此它的化学惰性较好，不容易氧化和腐蚀，因此被广泛应用于各种高温和化学腐蚀的场合。
结论金属材料和非金属材料各有自己鲜明的特性。
我们需要根据不同的应用场合来选择合适的材料。
有时候需要根据金属材料和非金属材料的特性在设计制造的时候进行组合使用，来达到更好的效果。
材料科技的发展不断地推动着各种材料特性的进一步发展，以适应当前现代社会的需求。
金属与非金属的热导性
金属与非金属的热导性一、金属的热导性1.金属的热导性定义：金属传导热量的能力。
2.自由电子：金属中存在大量的自由电子，热能可以转化为电子的动能，从而使热量在金属中传导。
3.晶格振动：金属原子之间的相互作用会使原子发生振动，振动能量可以通过邻近原子传递，从而传导热量。
4.金属热导率的分类：a.纯金属：如铜、铝、银等；b.合金：如不锈钢、黄铜、青铜等。
5.影响金属热导率因素：a.材料本身：不同金属的热导率不同；b.温度：金属温度越高，热导率越高；c.晶粒尺寸：晶粒越细，热导率越低。
二、非金属的热导性1.非金属的热导性定义：非金属传导热量的能力。
2.非金属的热导机制：a.声子传导：非金属中热量主要通过声子（原子或分子的振动）的传递来完成；b.电子传导：在某些非金属材料中，如半导体，电子传导也起到一定作用。
3.影响非金属热导率的因素：a.材料本身：不同非金属的热导率不同；b.温度：非金属温度越高，热导率越高；c.结构缺陷：缺陷越多，热导率越低；d.应力：应力越大，热导率越低。
1.一般情况下，金属的热导率高于非金属。
2.金属的热导主要依赖于自由电子和晶格振动，而非金属的热导主要依赖于声子传导。
3.在特定条件下，如高温下，某些非金属材料的热导率可以超过金属。
4.金属热导性在工程中的应用：a.散热器材料：如铜、铝等；b.电热器材料：如镍铬合金等；c.热交换器材料：如不锈钢、钛等。
2.非金属热导性在工程中的应用：a.绝热材料：如玻璃棉、石棉等；b.半导体器件：如硅、锗等；c.高温结构材料：如陶瓷、碳素材料等。
1.金属与非金属的热导性是由于其内部传导热量的机制不同导致的。
2.金属热导性主要依赖于自由电子和晶格振动，非金属热导性主要依赖于声子传导。
3.金属与非金属的热导性在工程应用中具有重要意义，需根据实际需求选择合适材料。
习题及方法：1.以下哪种材料的热导率最高？A. 铜B. 钻石C. 石英D. 铅答案：A. 铜解题思路：根据知识点，金属的热导率一般高于非金属，铜是金属中热导率较高的材料。
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金属材料及非金属材料基础知识一、钢铁材料分类钢铁材料又称黑色金属材料，钢铁是指钢和铁的统称，都是以铁和碳为主要元素组成的合金。
1、生铁的分类生铁：碳的质量分数ωc大于2%的铁碳合金称为生铁（1）按用途分：①炼钢生铁：指平炉、转炉炼钢用生铁，其含Si量较低，ωsi不大于1.75%，含硫较高，ωs不大于0.07%。
炼钢生铁硬而脆，断口成白色，所以也叫白口铁。
占生铁产量的80%-90%②铸造生铁:又称翻砂铁，一般含Si量较高，ωsi达3.75%，含硫量较低，ωs不大于0.06%。
断口呈灰色又称灰口铁。
它占生铁产量的10%（2）按化学成份分：①普通生铁：普通生铁是指不含其它合金元素的生铁，如炼钢生铁、铸造生铁②特种生铁：a.天然合金生铁：天然合金生铁是指含有共生金属，如铜、钒、镍等的铁矿石或精矿石，用还原剂还原而炼成的一种生铁，它含有一定量的合金元素，可用来炼钢或铸造。
b.铁合金：是在炼铁中特意加入其它成份，炼成含有多种合金元素的特种生铁，如硅铁、锰铁、铬铁、钼铁等等。
2、铸铁的分类碳的质量分数ωc超过2%（一般为2.5%-3.5%）的铁碳合金称为铸铁，是用铸造生铁经冲天炉等设备重熔，用于浇铸机器零件。
（1）按断口颜色分：①灰铸铁：铸铁中碳大部或全部以自由状态的片状石墨形式存在，断口是暗灰色，故称灰铸铁，有一定力学性能和良好的被切削加工性。
②白口铸铁：组织中完全没有或几乎没有石墨的一种铁碳合金，其中碳完全以渗碳体形式存在。
③麻口铸铁：介于白口铸铁与灰口铸铁之间的一种铸铁，断口呈灰白相间的麻点，故称麻口铸铁，性能不好，极少应用。
（2）按化学成份：①普通铸铁：指不含任何合金元素的铸铁。
如常用的灰铸铁，可锻铸铁等。
②特殊铸铁：在普通铸铁中有意加入一些合金元素，借以提高铸铁某些特殊性而配制的一种高级铸铁，如各种耐热、耐腐蚀、耐磨铸铁。
（3）按生产方式和组织性能分：①孕育铸铁：又称变质铸铁，在灰铸铁基础上，采用“变质处理”即是在铁水中加入少量的变质剂（硅铁或硅钙合金）造成人工晶核，获得细晶的珠光体和细片状石墨组织的一种高级铸铁。
这种铸铁强度塑性和韧性比一般灰铸铁好，主要用来制造力学性能要求较高而截面尺寸变化大的大型铸件。
②可锻铸铁：是一种由一定成份的白口铸铁经石墨化退火后而成，其中碳大部或全部成团絮状石墨的形式存在。
比灰铸铁具有较高的韧性，故又称韧性铸铁，此种铸铁并不可以锻造，多用来制造承受冲击载荷的铸件。
③球墨铸铁：球墨铸铁又称球铁。
它是通过在浇铸前往铁水中加入一定量的球化剂（如纯镁或其合金）和墨化剂（硅铁或硅铝合金）以促进碳呈球状石墨结晶而获得的。
由于石墨呈球状，应力大为减轻，它主要可减小金属基体的有效截面积，因而它的力学性能比普通灰铸铁高得多，也比可锻铸铁好。
还具备比灰铸铁好的焊接性和接受热处理的性能；和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是一种同时兼有钢和铸铁优点的优良材料。
因此，在机械工程上获得广泛应用。
3、钢的分类（1）按冶炼方法分：①平炉钢：指用平炉炼钢法所炼制出的钢（有停建平炉的趋势）主要有普通碳钢、低合金钢、优质碳素钢。
②转炉钢：指用转炉炼钢法所炼制的钢。
分底吹、侧吹、顶吹和空气吹炼、纯氧吹炼等转炉钢。
顶吹转炉钢具有生产速度快、质量高、成本低、投资少、基建快一系列优点，是当代炼钢的主要方法，转炉钢的主要品种是普碳钢，也生产优质碳素钢和合金钢。
③电炉钢：指用电炉炼钢法所炼出的钢，可分为电弧钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢、电渣炉钢。
主要品种：优质钢和合金钢。
（2）按脱氧程度和浇注分：①沸腾钢：这是脱氧不完全的钢，在浇注时钢锭模里产生沸腾。
其特点是效率高、成本低、表面质量及深冲性能好，但成份偏析大，质量不均匀，耐腐蚀性和机械强度差，这类钢大量用来轧制普通碳素钢、钢板型钢。
②镇静钢：它是脱氧完全的钢，在浇注时钢液镇静，没有沸腾现象，其特点是成份偏析少，质量均匀，收得率低（缩孔多）成本比较高，一般合金钢和优质碳素钢都是镇静钢。
③半镇钢：它是脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间的钢，浇注时沸腾现象较弱，生产较难，其特点是成份偏析少，质量较可以，在钢的比重不大。
注：（i）脱氧方法表示符号：F、b、Z、TZ（ii）F-沸腾钢、b-半镇静钢、Z-镇静钢、TZ-特殊镇静钢（Si≯0.07%）(Si≯0.17%) Si下限值0.12%（3）按化学成份分：①合金钢：在碳素钢基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时，特意加入一些合金元素（如铬、镍、硅、锰、钛、硼等）而炼成的钢。
a.低合金钢合金元素总量ω≦5%b.中合金钢合金元素总量ω>5%~10%c.高合金钢合金元素总量ω>10%②碳素钢：ωc低于2% ，并含有少量锰、硅、硫、磷、氧等杂质的铁、碳合金。
a.工业纯铁ωc≦0.04%的铁碳合金b.低碳钢ωc≦0.25%的钢c.中碳钢ωc>0.25%-0.60%的钢d.高碳钢ωc>0.60%的钢（4）按用途分：①建筑及工程用结构钢（i）.建筑及工程用结构钢a、普通碳素结构钢b、低合金钢（ii）.机械制造用结构钢a优质碳素结构钢b合金结构钢c易切削钢：在钢中加一些使钢变脆的元素，使钢切削时切屑易脆断成碎屑，从而有利提高切削速度和提高刀具寿命。
变脆主要元素是硫，钢中的硫和锰以硫化锰形态存在。
硫化锰很脆并有润滑性能，有利于提高加工表面质量，如Y12、Y40Mn2d弹簧钢e滚动轴承钢②工具钢（i）按化学成份分a碳素工具钢b合金工具钢c高速钢（ii）按用途分A刃具钢（或刀具钢）b模具钢c量具钢③特殊钢：指用特殊方法生产具有特殊物理、化学性能或力学性能的钢。
如：（i）.不锈耐酸钢（ii）耐热不起皮钢（iii）高电阻合金钢（iv）低温用钢（v）耐磨钢（vi）磷钢（vii）抗磁钢（viii）超高强度钢（指σb>1400MPa的钢）④专业用钢：指工业部门用钢（i）汽车用钢（ii）农机用钢（iii）航空用钢（iv）化工用钢（v）锅炉用钢等等（5）按品质分（i）普通钢：这类钢含杂质较多，主要用作建筑结构既要求不太高的机械零件，如普通碳素钢、低合金结构钢(ωcωp均限在0.07%内)（ii）优质钢：杂质少、质量好，其中硫与磷含量ωs、ωp限制在0.04%内，主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢等（iii）高级优质钢：含杂质极少，其中硫与磷含量ωsωp限制在0.03%内，主要机械零件和工具，在钢号后加A或文字。
（6）按制造加工形式分（i）铸钢：ωc一般在0.15-0.60%的钢，制造一些复杂难于锻造或切削加工成型又要求较高强度和塑性的零件。
（ii）锻钢：指用锻造方法而生产出来的各种锻材和零件，锻钢件的质量一般比铸钢件高，能承受大的冲击力，塑性、韧性和其它力学性能都比铸钢件高。
（iii）热轧钢：热轧用来生产型钢、钢管、钢板，也用来轧制线材。
（iv）冷轧钢：表面光洁、尺寸精确、力学性能好。
（v）冷拔钢：指用冷拔方法生产出的各种冷拔钢材，其特点是精度高，表面质量好，主要生产冷拔钢丝、圆钢、六角钢、钢管。
二、钢铁产品名称、用途、特性1、常用钢铁产品命名的符号2、钢铁产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号3、常用钢铁产品的牌号表示方法（1）碳素结构钢GB/T700-1988（i）常用牌号Q235BbQ195AFQ255AQ275（ii）牌号符号意义Q 235 B b F-沸腾钢b-半镇静钢Z-镇静钢脱氧方法：TZ-特殊镇静钢（2）优质碳素结构钢 GB/T699-1999（i ）常用牌号：08、10、15、20、25、30、35、45、20A 、40Mn 、50、55等 （ii优质碳素结构钢的硫、磷含量（质量分数）(3) 低合金高强度钢 GB/T1591-1994（i ）牌号： Q295 Q390B Q345A Q420C Q460 09MnV 16Mn 15MnTi 等质量等级A 、B 、C 、D 屈服点（强度）值MPa钢材屈服强度“屈”字的拼音首位字母（ii ）牌号符号意义：（4）电工用热轧硅钢薄钢板GB5212-1985DR510-50DR1750G35（5）滚动轴承钢 GB/T5216-1985（i ）牌号：GCr9、GCr15SiMn 等Q 390 A DR 1750 G - 35（ii ）牌号符号意义：三、金属材料基本性能 1、金属材料主要性能①物理性能：a 、密度b 、热性能（熔点C 导热率λ膨胀系数α）c 、电阻性能（电阻率e 导电率k 电阻温度系数αp ）d 、磁性能指标（导磁率µ磁感应强度B 磁场强度H 铁损e 减磨耐磨性能（摩擦系数µ相对摩擦系数ε）②力学性能：弹性指标（弹性模量E （MPa ）切变弹性量G ）强度（强度极限σ抗拉强度σb 抗弯强度σw 或σY抗剪切强度τ抗扭强度ζb ）屈服极限бs 屈服强度б0.2③化学性能：a 、耐腐蚀性(i)化学腐蚀：指抵抗周围介质（大气、水蒸气、有害气体、酸碱盐等）腐蚀作用的能力(ii)电化学腐蚀：金属与酸、碱、盐等电解液时发生作用而引起的腐蚀(iii)点腐蚀 (iv)腐蚀速度 (v)腐蚀率等b 、抗氧化性：指在室温或高温下抵氧化的能力，金属的氧化过程实际上是属于化学腐蚀的一种形式。
c 、化学稳定性：指金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
2、金属材料的工艺性能①铸造性（流动性、收缩率、偏析倾向）化学元素符号，以百分之几表示 含Cr 量，以千分之几表示 代表滚动轴承②锻造性：指金属材料在锻造过程承受塑性变形能力。
③焊接性：用焊接方法将金属材料焊合在一起的性能。
低碳钢好、中碳钢中等、高碳钢和高合金钢、铸铁、铝合金焊接性差。
④加工性：指金属在切削时的难易程度。
⑤热处理工艺性：是指金属或合金在固态范围内通过加热、保温和冷却方法以改变金属或合金内部组织所需工艺。
工艺性指淬硬性、淬透性（指钢在淬火时能够得到的淬硬层深度）、淬火变形及开裂趋势、表面氧化及脱碳趋势、回火稳定性、回火脆性、时效趋势等。
⑥金属材料工艺性能试验i 顶锻试验：锻短至原长1/3或1/2，检查是否有裂纹。
ii 冷弯试验：将材料试件围绕具有一定直径圆柱弯到一定角度，或弯到两端面接触，查弯曲处塑性变形有无裂纹。
iii 杯突试验：规定的钢球或球形冲头顶压在压模内的试样，直至试样产生第一个裂纹为止，压入深度称为杯突深度。
iv 金属管液压试验：用以检查金属管的质量和耐液压强度，查有无漏水，浸湿和永久变形。
⑦铁-碳平衡图（略）3、金属材料力学性能指标名称、符号、单位的说明（1）弹性——弹性是指金属在外力作用下产生变形，当外力取消后又恢复到原来的形状和大小的一种特性。
①弹性模量 E=εσ（Mpa ） σ-应力 ε-应变 在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模量俞大，刚度也俞大即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小。