【正文】 腐蝕性好，抗氧化性良好；（4） 線膨脹系數(shù)小。硬質(zhì)合金的切削速度比高速鋼高2—3倍，刀具壽命高5—80倍，制造模具、量具壽命比合金工具鋼高20—150倍，可切削50HRC左右的硬質(zhì)材料。由于硬質(zhì)合金的硬度高、脆性大，不能進(jìn)行機(jī)械加工，常制成一定規(guī)格的刀片，鑲焊在刀體上使用。硬質(zhì)合金材料不能用一般的切削方法加工，只能采用電加工（如電火花、線切割、電解磨削等）或用砂輪磨削。常用硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金分為鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金、鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金、通用硬質(zhì)合金三類(lèi)。1. 鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金的主要成分為碳化鎢及鈷。牌號(hào)為“YG+數(shù)字”，YG為“硬鈷”拼音，數(shù)字表示鈷平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同一類(lèi)硬質(zhì)合金中，含鈷量較高者適宜制造粗加工刀具；反之，則適宜制造精加工刀具。該類(lèi)硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度高，能承受較大的沖擊，磨削加工性能較好，但紅硬性較低（800℃—900℃），耐磨性較差，主要用于加工鑄鐵等脆性材料。2. 鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金主要成分為碳化鎢、碳化鈦及鈷。牌號(hào)為“YT+數(shù)字”，“YT”為“硬鈦”，數(shù)字表示碳化鈦平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。該類(lèi)硬質(zhì)合金的紅硬性高（900℃—1000℃），耐磨性好，但抗彎強(qiáng)度較低，不能承受較大的沖擊，磨削加工性較差，主要用于加工鋼材等塑性材料。3. 鎢鈦鉭（鈮）類(lèi)硬質(zhì)合金鎢鈦鉭（鈮）類(lèi)硬質(zhì)合金又稱(chēng)為通用硬質(zhì)合金或萬(wàn)能硬質(zhì)合金。它是由碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭或碳化鈮和鈷組成。牌號(hào)為“YW+順序號(hào)”，“YW”為“硬萬(wàn)”拼音。如YW1表示1號(hào)萬(wàn)能硬質(zhì)合金；YW2的耐磨性稍次于YW1，強(qiáng)度較YW1高，能承受較大的沖擊載荷。這類(lèi)硬質(zhì)合金由于加入了碳化鉭（或碳化鈮），因此顯著提高了硬度、耐磨性、耐熱性及抗氧化性，紅硬性高（1000℃）。它具有前兩類(lèi)合金的優(yōu)點(diǎn)，其刀具既能加工脆性材料，又能加工韌性材料，特別適于加工不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等難加工的鋼材。近年來(lái)，用粉末冶金法又生產(chǎn)出一種新型硬質(zhì)合金—鋼結(jié)硬質(zhì)合金。它是以一種或幾種碳化物（TiC、WC）為硬化相，以碳鋼或合金鋼（高速鋼、鉻鉬鋼）粉末為黏結(jié)劑，經(jīng)配料、混料、壓制和燒結(jié)而成的粉末冶金材料，其性能需求介于高速鋼和粉末冶金之間。鋼結(jié)硬質(zhì)合金經(jīng)退火后可進(jìn)一步進(jìn)行一般的切削加工，經(jīng)淬火回火后有相當(dāng)于硬質(zhì)合金的高硬度和良好的耐磨性，也可進(jìn)行焊接和鍛造，并具有耐熱、耐蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，適于制造各種形狀復(fù)雜的刀具（如麻花鉆、銑刀等），也可制造在較高溫度條件下工作的模具和耐磨零件。 硬質(zhì)合金切削刀具在磨削加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的切削溫度和粉塵、氣霧。若粉塵、氣霧接觸到眼睛或皮膚，以及被人體吸入都會(huì)產(chǎn)生危害。故對(duì)硬質(zhì)合金切削工具進(jìn)行磨削或刃磨時(shí)，推薦采用局部吸塵裝置，戴口罩、眼鏡和手套等保護(hù)措施。長(zhǎng)期或反復(fù)接觸粉塵會(huì)對(duì)皮膚、呼吸道和心臟等產(chǎn)生影響。若手上沾上粉塵，應(yīng)用肥皂和水徹底清洗干凈。切勿在工作地就餐，餐前應(yīng)將手洗干凈。應(yīng)用吸塵器或洗滌方法去除衣服上的粉塵，切勿用手拍粉塵。第九章 非金屬材料第一節(jié) 高分子材料 高分子材料是指以高分子化合物為主要組分的材料。高分子化合物（高聚物）是指分子量很大的化合物。通常將分子量大于5000的化合物稱(chēng)為高分子化合物，而將分子量小于1000的化合物稱(chēng)為低分子化合物。 高分子材料分為天然和人工合成兩大類(lèi)。天然高分子材料有羊毛、蠶絲、淀粉及天然橡膠等。合成高分子材料主要有塑料、合成纖維、合成橡膠等。 塑料 塑料就是具有可塑性的高分子材料。世界上第一種塑料產(chǎn)品是1868年化學(xué)家用樟腦和硝酸纖維反應(yīng)制得的。它是以樹(shù)脂為基礎(chǔ)，加入添加劑（如增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑、固化劑、染料等）制成的。 塑料和金屬材料相比，具有密度小、耐磨、耐腐蝕、消音、絕緣性好等優(yōu)良性能，但易老化。用塑料制造的軸承、軸套和齒輪，具有突出的耐磨性和自潤(rùn)滑性；用塑料制造的化工管道、反應(yīng)釜和耐酸泵，不僅解決了金屬材料腐蝕快、壽命短的問(wèn)題，而且大大延長(zhǎng)了使用壽命。1. 塑料的分類(lèi)1） 按塑料的熱性能分類(lèi)（1） 熱塑性塑料 這種塑料加熱時(shí)軟化，可塑造成形，冷卻時(shí)硬化成所需形狀，再加熱又重新軟化，如聚乙烯薄膜、聚酰胺（尼龍）等。這種變化是物理變化，化學(xué)結(jié)構(gòu)式基本不變。此類(lèi)塑料具有加工成形簡(jiǎn)單、力學(xué)性能好的優(yōu)點(diǎn)，但耐熱性和剛性差。（2） 熱固性塑料 受熱時(shí)軟化，可塑造成形。但固化后的塑料既不溶于溶劑也不再受熱軟化，只能塑制一次。此類(lèi)塑料耐熱性能好，受壓不變形，但力學(xué)性能較差，如酚醛塑料制造的開(kāi)關(guān)外殼等。2） 按塑料的應(yīng)用范圍分類(lèi)（1） 通用塑料 力學(xué)性能較好，耐熱性、耐寒性、耐蝕性和電絕緣性良好，其產(chǎn)量大，用途廣泛，價(jià)格低廉，一般在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中使用較多。（2） 工程塑料 力學(xué)性能較高，并具有某些特殊性能的塑料，可以取代金屬材料用來(lái)制造某些機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件。（3） 特種塑料 具有特種功能，可用于航空、航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的塑料。如氟塑料和有機(jī)硅具有突出的耐高溫、自潤(rùn)滑等特殊功用，增強(qiáng)塑料和泡沫塑料具有高強(qiáng)度、高緩沖性等特殊性能，這些塑料都屬于特種塑料的范疇。2. 常用工程塑料1） 聚乙烯（PE）由低分子乙烯聚合而成，是目前世界上塑料工業(yè)產(chǎn)量最大的品種，其特點(diǎn)是無(wú)毒、強(qiáng)度較高，耐腐蝕性、電絕緣性好。主要用于制造塑料薄膜。2） 聚氯乙烯（PVC）由低分子氯乙烯聚合而成，隨助劑用量不同，分為軟、硬聚氯乙烯。軟制品強(qiáng)度較低，柔而韌，手感黏；硬質(zhì)品的強(qiáng)度較高，在曲折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被酸、堿腐蝕，耐熱性較差。軟聚氯乙烯主要用來(lái)制造薄膜。使用時(shí)必須注意，聚氯乙烯中的增塑劑對(duì)人的健康有不良影響，不能用來(lái)包裝食品。硬聚氯乙烯主要用于管材以及塑料涼鞋等。3） 聚酰胺塑料（PA）聚酰胺塑料亦稱(chēng)尼龍，是人類(lèi)第一次采用非纖維原料，通過(guò)合成的方法得到的化學(xué)纖維。尼龍是工程塑料。特點(diǎn)：在常溫下具有較高的抗拉強(qiáng)度及良好的沖擊韌性，且耐磨、耐疲勞、耐油、耐水等。但吸濕性大，在日光曝曬下或浸在熱水中都易老化。4） ABS塑料ABS塑料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體組成的共聚物。特點(diǎn)是堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性好、易著色，缺點(diǎn)是不耐高溫，能燃燒。5） 聚四氟乙烯（F—4）具有突出的耐低溫、耐腐蝕、耐候性、電絕緣性，化學(xué)穩(wěn)定性超過(guò)玻璃、陶瓷、不銹鋼和金，故有“塑料王”之稱(chēng)。然而，其力學(xué)性能和加工性能較差。聚四氟乙烯主要用做特殊性能要求的零件和設(shè)備。6） 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）俗稱(chēng)有機(jī)玻璃。特點(diǎn)是透明（透明率為91%—93%），強(qiáng)度高，耐磨性低，易老化。常用做要求透明的零件。7） 酚醛塑料（PF）是最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的高分子材料，由于其電絕緣性能優(yōu)異，故稱(chēng)為“電木”。特點(diǎn)耐熱、絕緣，硬而耐磨，但脆性大，光照易變色，加工性能差。廣泛用于電氣工業(yè)。8） 氨基塑料（UF）是一種絕緣性好，耐熱、耐磨、易著色，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛的塑料。主要用來(lái)生產(chǎn)各種餐具。橡膠1. 橡膠的組成橡膠是以生膠為原料，加入適量的配合劑制成的高分子材料。1） 生膠按來(lái)源不同可分為天然橡膠和合成橡膠兩類(lèi)。天然橡膠是以熱帶的橡膠樹(shù)中流出的膠乳為原料，經(jīng)凝固、干燥、加壓等工序制成的片狀固體。由于天然橡膠的產(chǎn)量受地理環(huán)境的限制，其產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需要，因此人們通過(guò)化學(xué)合成的方法制成了與天然橡膠性質(zhì)相似的合成橡膠。橡膠制品的性能主要取決于生膠的性質(zhì)和硫化工藝。2） 配合劑是為了提高和改善橡膠制品的性能而加入的物質(zhì)。有以下幾種：（1） 硫化劑 能使生膠分子相互連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。天然橡膠中常加硫磺，合成橡膠中還要加入過(guò)氧化物及金屬氧化物。（2） 促進(jìn)劑 常選用有機(jī)化合物，目的是縮短硫化時(shí)間，降低硫化溫度同時(shí)還常加入氧化鋅等活化劑。（3） 軟化劑 常選用硬脂酸、精制蠟、凡士林及一些油類(lèi)和酯類(lèi)，目的是增加橡膠的塑性，改善黏附力，降低硬度和耐寒性能。（4） 補(bǔ)強(qiáng)劑 常選用碳黑、氧化硅、陶土、硫酸鋇及滑石粉等，目的是提高橡膠的強(qiáng)度和硬度，增強(qiáng)耐磨性，降低成本。（5） 著色劑 選用鈦白、立德粉、氧化鐵、氧化鉻等，目的是改變橡膠的顏色。 硫化處理 天然橡膠是利用天然膠乳作為原料制得的。由于天然橡膠（生膠）是線性高分子，物理與力學(xué)性能都比較差，在受力較大或溫度較高時(shí)，容易發(fā)生變形或脆裂，且形變后不能復(fù)原。一次意外硫磺掉進(jìn)生膠桶里，發(fā)現(xiàn)天然橡膠變得受熱不黏，遇冷不脆，彈性也變得特別好。2. 橡膠的性能和應(yīng)用橡膠具有很好的彈性和伸長(zhǎng)率（100%—1000%），良好的耐磨性、隔音性和絕緣性，其缺點(diǎn)是易老化。3. 常用橡膠（1） 天然橡膠（NR） 天然橡膠的綜合性能、耐磨性、抗撕裂性，加工性能良好，但耐高溫、耐油、耐溶劑性、耐臭氧和老化性差。（2） 丁苯橡膠（SBR） 是目前合成橡膠中產(chǎn)量較高的通用橡膠。丁苯橡膠具有耐磨性、耐熱性、耐老化性能，比天然橡膠質(zhì)地均勻，價(jià)格低。但其彈性、機(jī)械強(qiáng)度、耐撓曲龜裂、耐撕裂、耐寒性等都較差，加工性能也較天然橡膠差。將丁苯橡膠與天然橡膠任意比例混用，可取長(zhǎng)補(bǔ)短，彌補(bǔ)丁苯橡膠的不足。（3） 氯丁橡膠（CR） 在物理性能、力學(xué)性能等方面都可以與天然橡膠相比，并具有天然橡膠和一些通用橡膠的優(yōu)良性能。氯丁橡膠具有耐油、耐氧化、耐酸、耐堿、耐熱、耐燃燒、耐撓曲和透氣性好等性能，有“萬(wàn)能橡膠”之稱(chēng)。氯丁橡膠的缺點(diǎn)是耐寒性較差，密度大，生膠穩(wěn)定性差，不易保存。（4） 硅橡膠（Q） 是特殊橡膠，其獨(dú)特的性能是耐高溫和低溫，可在100℃—300℃范圍內(nèi)工作電絕緣性?xún)?yōu)良，并具有良好的耐候性、耐臭氧性。但強(qiáng)度低，耐油性不好。硅橡膠無(wú)毒無(wú)味。（5） 氟橡膠（FPM） 特殊橡膠，突出性能是耐腐蝕、耐酸堿和乃強(qiáng)氧化劑腐蝕的能力在各種橡膠中是最好的。氟橡膠可在高溫（315℃）下工作，耐油、耐高真空，抗輻射性能優(yōu)良。但其加工性能差，價(jià)格較貴。第二節(jié) 陶瓷材料 陶瓷在傳統(tǒng)上是指陶器和瓷器。陶瓷是用粉末冶金法生產(chǎn)的無(wú)機(jī)非金屬材料，其生產(chǎn)過(guò)程是：原料粉碎、壓制成形、高溫?zé)Y(jié)形成制品。 透明陶瓷和納米陶瓷 一般陶瓷因?yàn)閮?nèi)部組織有雜質(zhì)和氣孔而不透明。用高純度的原料可獲得透明的陶瓷。透明陶瓷的透明度、強(qiáng)度、硬度都高于普通玻璃。透明陶瓷不僅光學(xué)性能優(yōu)異，而且耐高溫，熔點(diǎn)一般在2000℃以上。 人們把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級(jí)，便得到了納米陶瓷。納米陶瓷成功解決了普通陶瓷易碎的問(wèn)題。納米陶瓷還具有較好的塑性和韌性，如室溫下合成的TiO2陶瓷可以彎曲。陶瓷的分類(lèi)與性能1. 陶瓷的分類(lèi)按其化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)可分為普通陶瓷和特種陶瓷兩大類(lèi)。（1） 普通陶瓷 又稱(chēng)傳統(tǒng)陶瓷，它是以天然的硅酸鹽礦物（黏土、長(zhǎng)石、硅砂等）為原料經(jīng)過(guò)粉碎、成形和燒結(jié)而制成的陶瓷。（2） 特種陶瓷 主要是用人工合成材料制成的，具有許多優(yōu)異性能的新型陶瓷，如用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物和氟化物等經(jīng)過(guò)粉碎、成形和燒結(jié)而制成的陶瓷。2. 陶瓷的性能陶瓷具有硬度高、抗壓強(qiáng)度大、抗氧化性能好、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等特點(diǎn)，但塑性差，脆性大，不能急冷急熱。常用的工業(yè)陶瓷1. 普通陶瓷普通陶瓷質(zhì)地堅(jiān)硬、不氧化、不導(dǎo)電、耐腐蝕、成本低、加工性能好，但強(qiáng)度低、脆性大。2. 氧化鋁陶瓷主要成分是三氧化二鋁，其強(qiáng)度比普通陶瓷高2—3倍，硬度很高（可達(dá)78HRC以上，僅次于金剛石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅而居第五位），耐高溫（可在1500℃以下工作），電絕緣性和耐蝕性?xún)?yōu)良。缺點(diǎn)是脆性大，抗急冷急熱性差。3. 氮化硅陶瓷主要成分是Si3N4,其化學(xué)穩(wěn)定性好，除氫氟酸外，能耐各種無(wú)機(jī)酸（如鹽酸、硫酸、硝酸和王水），硬度高，耐磨、耐高溫，電絕緣性和抗急冷急熱性能優(yōu)異。用耐高溫而且不易傳熱的氮化硅陶瓷來(lái)制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件的受熱面，不僅可以提高柴油機(jī)質(zhì)量，節(jié)省燃料，而且能夠提高熱效率。4. 氮化硼陶瓷5. 主要成分是BN，立方氮化硼陶瓷的硬度極高（可達(dá)7300—9000HV），是一種優(yōu)良的耐磨材料，其刀具的耐用性比硬質(zhì)合金高315倍，紅硬性可達(dá)1400℃1500℃，熱導(dǎo)率與不銹鋼相當(dāng)，絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性良好，但抗彎強(qiáng)度低。第三節(jié) 復(fù)合材料普通金屬材料強(qiáng)度大，但易腐蝕；普通陶瓷材料耐高溫，但易碎裂；合成高分子材料強(qiáng)度大、密度小，但易老化。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料組合成的復(fù)合材料，通常比原材料具有更優(yōu)越的性能。日常生活中使用的搪瓷就是用鋼板作基體材料，然后在鋼板表面涂上瓷釉，在高溫下燒結(jié)得到的。建筑用的鋼筋混凝土是以鋼筋為結(jié)構(gòu)，用水泥、大小不同的沙石燒筑復(fù)合而成。在航天等高科技領(lǐng)域更是大量使用著復(fù)合材料，波音767飛機(jī)的機(jī)身和機(jī)翼大量使用了碳纖維復(fù)合材料，美國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)使用的耐熱陶瓷軸瓦是由氮化硅纖維、硼化硅纖維的增強(qiáng)陶瓷材料制成的。常用復(fù)合材料的種類(lèi) 通常，復(fù)合材料由基體材料和分散于其中的增強(qiáng)材料兩部分組成。按復(fù)合材料的增強(qiáng)劑種類(lèi)和結(jié)構(gòu)形式的不同，分為以下三類(lèi)：1. 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以玻璃纖維、碳纖維、硼纖維等陶瓷材料作增強(qiáng)劑，復(fù)合于塑料、橡膠和金屬等基體材料之中。2. 層疊復(fù)合材料是將兩種以上不同材料層疊在一起形成的。3. 細(xì)粒復(fù)合材料是一種或多種顆粒均勻分布在基體中所組成的材料。如硬質(zhì)合金是由碳化鎢和鈷或碳化鎢和鈦等組成的細(xì)粒復(fù)合材料。纖維復(fù)合材料 纖維復(fù)合材料是復(fù)合材料中發(fā)展最快，應(yīng)用最廣的一種材料。它具有密度小，比強(qiáng)度大，比模量高，減振性能和抗疲勞性能好，以及耐高溫性能優(yōu)異等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。1. 玻璃纖維復(fù)合材料若將玻璃熔化并以極快的速度拉成細(xì)絲，它仿佛就完全忘掉了自己的本性，變得像合成纖維那樣柔軟，其堅(jiān)韌的程度甚至超過(guò)了同樣粗細(xì)的不銹鋼絲。玻璃纖維不僅是很好的電絕緣材料和絕熱保溫材料，而且制成光導(dǎo)纖維傳到光的能力非常強(qiáng)，利用光纜通信能傳遞大量的信息。玻璃纖維應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是作增強(qiáng)材料，制造玻璃纖維復(fù)合材料。最典型的玻璃纖維復(fù)合材料是“玻璃鋼”。玻璃鋼是用塑料樹(shù)脂作基