机械工程材料分类
机械产品所使用的原材料,统称为机械工程材料,指的是机械、传播、化工、建筑、车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制造工程构建和机械零件的材料。
机械产品原材料主要包括金属材料和非金属材料两大类。金属材料是以金属元素或金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称,包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等;非金属材料包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料等。
当今科学技术突飞猛进,新材料层出不穷,使用量随着生产加工工艺技术的成熟也在不断提高。但是,在机械行业领域中,使用最多的材料仍然是金属材料。金属材料长期以来得到如此广泛的应用,主要是因为它具有优良的使用性能和加工工艺性能。金属材料是现代机械产品的基本材料,广泛应用于工业生产和生活用品制造。
(一)常用金属材料
机械制造中最常用的材料是钢和铸铁,其次是有色金属合金,如铜合金等。
铸铁和钢的区别在于含碳量,前者大于2%,而后者小于等于2%,两者由此都归类为铁碳合金。铸铁主要有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。这类材料的特是具有良好的液态流动性,可铸造成形状复杂的零件,具有较好的减震性、耐磨性、切削性(指灰铸铁),成本低廉,应用范围广泛。钢主要有结构钢、工具钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、耐酸钢等)、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。与铸铁相比,钢具有高的强度、韧性和塑性。可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。钢材零件毛坯获取方法包括锻造、冲压、焊接、铸造等。
铜合金主要包括青铜和黄铜。青铜分含锡青铜、不含锡青铜;黄铜为铜锌合金,并含有少量的锰、铝、镍。铜合金具有良好的塑性和液态流动性,青铜合金还具有良好的减摩性和抗腐蚀性,应用同样广泛。
常用金属材料的相对价格如表2-1所示。
表2-1 常用金属材料的相对价格
(二)常用非金属材料
非金属材料指具有非金属性质(导电性和导热性差)的材料。自19世纪以来,随着生产和科学技术的进步,尤其是无机化学和有机化学工业的发展,人类以天然的矿物、植物、石油等为原料,制造和合成了许多新型非金属材料,如水泥、人造石墨、特种陶瓷、合成橡胶、合成树脂(塑料)、合成纤维等。虽然非金属材料不具备金属材料那样的耐磨、可焊接等使用性能,但是其优良的理化性质,使其成为机械产品不可或缺的原材料。
常见非金属材料如下:
(1)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。
(2)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的应用日益广泛。
其他非金属材料还有皮革、木材、纸板、棉、丝等。