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机械工业出版社 2.5 常用非金属材料 2.5.2 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。 　 陶瓷材料分为普通陶瓷材料和特种陶瓷材料两大类。 机械工业出版社 2.5 常用非金属材料 机械工业出版社 2.5 常用非金属材料 机械工业出版社 2.5 常用非金属材料 2.5.3 复合材料 复合材料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。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。 机械工业出版社 2.5 常用非金属材料 机械工业出版社 2.5 常用非金属材料 机械工业出版社 综合案例分析 如图2-1所示我们可以看到在一辆汽车的制造中用了很多种不同的材料来生产相应的零部件。那么为什么会有这么多种材料？根据什么来选择材料？为了解答这样的问题，我们不妨来分析一下这些零件对材料的性能要求。 例如车身中框架、挡风玻璃和保险杠三个零部件。框架是整个车身的骨架，起到了支撑的作用，因此框架的材料需要很好的强度和刚度。同时框架的重量与汽车整体重量又密切相关，为了减少重量实现轻量化设计，因此需要质量小的材料。另外还要考虑汽车的框架主要是通过锻压机械和模具作用成型的，同时还需要点焊焊接，因此框架的材料要有很好的塑性和焊接性能等工艺方面的性能。经过综合比较，最后选择了铁碳钢的冷轧钢板。 现将案例导入中所有零件材料的需求特性做简要分析整理得表2-18。 机械工业出版社 综合案例分析 机械工业出版社 综合案例分析 机械工业出版社 2.2 钢铁材料及应用 （2）优质碳素钢的牌号 按照国家标准GB/T221-2008，优质碳素结构钢牌号分为五个部分 组成部分 表示内容 补充说明 应用举例 第一部分 表示含碳量数字 以万分之几计表示钢材的平均含碳量。 例1：45 该牌号表示含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 例2：60 Mn 该牌号表示含碳量为0.60%的优质碳素结构钢，另外含有锰元素。 第二部分 （必要时） 表示锰元素含量 较高含锰元素的，加标锰元素符号“Mn”。 第三部分 （必要时） 钢材冶金质量 高级优质钢和特级优质钢分别用“A”、“E”表示。 第四部分 （必要时） 脱氧方式 沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢分别F、b、Z、TZ表示。 第五部分 （必要时） 产品用途、特性和工艺方法 例如压力容器用钢的符号为R、桥梁用钢为“Q”、保证淬透性钢为“H”。 机械工业出版社 2.2 钢铁材料及应用 3.合金结构钢 （１）碳素合金钢性能 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。 合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。 机械工业出版社 2.2 钢铁材料及应用 （2）合金工具钢牌号 按照国家标准GB/T221-2008，合金结构钢牌号分为四个部分： 组成部分 表示内容 补充说明 应用举例 第一部分 表示含碳量的数字 以万分之几计表示钢材的平均含碳量。 例1：60 Si 2 Mn 该牌号表示平均碳含量为0.6%，含有2%硅，含有不超过1.5%锰的合金结构钢。