一、工程材料及其分类
工程材料有各种不同的分类方法。一般都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。
应用最广的是黑色金属。以铁为基的合金材料占整个结构材料和工具材料的90％以上。黑色金属材料的工程性能比较优越，价格也较便宜，是最重要的工程金属材料。
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、贵金属、稀土金属和碱土金属。它们是重要的有特殊用途的材料。
(二)非金属材料
非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、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作用而不易损坏的材料，它是炼钢、炼铁、熔化铁及其他冶炼炉和加热炉炉衬的基础材料之一。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。它是各种工业用炉(冶炼炉、加热炉、锅炉炉膛)的重要筑炉材料。常用的隔热材料有硅藻土、蛭石、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，它们的耐蚀性能高于金属材料(包括耐酸钢和耐蚀合金)，并具有较好的耐磨性和耐热性能，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
陶瓷材料主要是以粘土为主要成分的烧结制品，它具有结构致密、表面平整光洁，耐酸性能良好等特点，常用的有日用陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等。
(三)高分子材料
高分子材料为有机合成材料，也称聚合物。它具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能、很好的绝缘性和重量轻等优良性能，在工程上是发展最快的一类新型结构材料。
高分子材料种类很多，工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类：
1．塑料
主要指强度、韧性和耐磨性较好，可制造某些机器零件或构件的工程塑料，一般分为热塑性塑料和热固性塑料两种。
2．橡胶
通常指经硫化处理后弹性特别优良的聚合物，有通用橡胶和特种橡胶两种。
3．合成纤维
指由单体聚合而成且强度很高，通过机械处理所获得的聚合物纤维材料。
(四)复合材料
复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料，其性能是其他单质材料所不具备的。复合材料可以由各种不同种类的材料复合组成。它在强度、刚度和耐蚀性方面比单纯的金属、陶瓷和聚合物都优越，是特殊的工程材料，具有广阔的发展前景。
二、常用工程材料
(一)金属材料
1_黑色金属
黑色金属一般是指钢铁材料，钢铁材料是工业中应用最广、用量最多的金属材料，它们是以铁为基的合金。含碳量小于2.11％(重量)的合金称为钢；而含碳量大于2.11％(重量)的合金称为生铁。工程实际中用的钢和铸铁除含铁、碳以外，还含有其他元素，其中一类是杂质元素，如硫、磷、氢等，另一类是根据使用性能和工艺性能的需要，有意加入的合金元素，常见有铬、镍、锰和钛等，铁碳合金中加入上述元素就成了合金钢或合金铸铁。
(1)钢及其合金的分类和牌号表示方法。钢材具有许多重要的优良特性如材质均匀、性能可靠；有高的强度和较好的塑性、韧性，可承受各种性质的荷载；具有优良的可加工性，可焊、可铆、可制成各种形状的型材和零件。
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。 |
