【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，不能進行機械加工，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)合金分為鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金、通用硬質(zhì)合金三類。1. 鎢鈷類硬質(zhì)合金鎢鈷類硬質(zhì)合金的主要成分為碳化鎢及鈷。牌號為“YG+數(shù)字”，YG為“硬鈷”拼音，數(shù)字表示鈷平均質(zhì)量分數(shù)。同一類硬質(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。該類硬質(zhì)合金的抗彎強度高，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. 鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金主要成分為碳化鎢、碳化鈦及鈷。牌號為“YT+數(shù)字”，“YT”為“硬鈦”，數(shù)字表示碳化鈦平均質(zhì)量分數(shù)。該類硬質(zhì)合金的紅硬性高（900℃—1000℃），耐磨性好，但抗彎強度較低，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）類硬質(zhì)合金鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金又稱為通用硬質(zhì)合金或萬能硬質(zhì)合金。它是由碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭或碳化鈮和鈷組成。牌號為“YW+順序號”，“YW”為“硬萬”拼音。如YW1表示1號萬能硬質(zhì)合金；YW2的耐磨性稍次于YW1，強度較YW1高，能承受較大的沖擊載荷。這類硬質(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℃）。它具有前兩類合金的優(yōu)點，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，用粉末冶金法又生產(chǎn)出一種新型硬質(zhì)合金—鋼結硬質(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）粉末為黏結劑，經(jīng)配料、混料、壓制和燒結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。鋼結硬質(zhì)合金經(jīng)退火后可進一步進行一般的切削加工，經(jīng)淬火回火后有相當于硬質(zhì)合金的高硬度和良好的耐磨性，也可進行焊接和鍛造，并具有耐熱、耐蝕、抗氧化等優(yōu)點，適于制造各種形狀復雜的刀具（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會產(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產(chǎn)生危害。故對硬質(zhì)合金切削工具進行磨削或刃磨時，推薦采用局部吸塵裝置，戴口罩、眼鏡和手套等保護措施。長期或反復接觸粉塵會對皮膚、呼吸道和心臟等產(chǎn)生影響。若手上沾上粉塵，應用肥皂和水徹底清洗干凈。切勿在工作地就餐，餐前應將手洗干凈。應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的化合物稱為高分子化合物，而將分子量小于1000的化合物稱為低分子化合物。 高分子材料分為天然和人工合成兩大類。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年化學家用樟腦和硝酸纖維反應制得的。它是以樹脂為基礎，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滑性；用塑料制造的化工管道、反應釜和耐酸泵，不僅解決了金屬材料腐蝕快、壽命短的問題，而且大大延長了使用壽命。1. 塑料的分類1） 按塑料的熱性能分類（1） 熱塑性塑料 這種塑料加熱時軟化，可塑造成形，冷卻時硬化成所需形狀，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，化學結構式基本不變。此類塑料具有加工成形簡單、力學性能好的優(yōu)點，但耐熱性和剛性差。（2） 熱固性塑料 受熱時軟化，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。此類塑料耐熱性能好，受壓不變形，但力學性能較差，如酚醛塑料制造的開關外殼等。2） 按塑料的應用范圍分類（1） 通用塑料 力學性能較好，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制造某些機械零件和工程結構件。（3） 特種塑料 具有特種功能，可用于航空、航天等特殊應用領域的塑料。如氟塑料和有機硅具有突出的耐高溫、自潤滑等特殊功用，增強塑料和泡沫塑料具有高強度、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，其特點是無毒、強度較高，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。軟制品強度較低，柔而韌，手感黏；硬質(zhì)品的強度較高，在曲折處會出現(xiàn)白化現(xiàn)象?；瘜W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制造薄膜。使用時必須注意，聚氯乙烯中的增塑劑對人的健康有不良影響，不能用來包裝食品。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）聚酰胺塑料亦稱尼龍，是人類第一次采用非纖維原料，通過合成的方法得到的化學纖維。尼龍是工程塑料。特點：在常溫下具有較高的抗拉強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。特點是堅韌、質(zhì)硬、剛性好、易著色，缺點是不耐高溫，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，化學穩(wěn)定性超過玻璃、陶瓷、不銹鋼和金，故有“塑料王”之稱。然而，其力學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備。6） 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）俗稱有機玻璃。特點是透明（透明率為91%—93%），強度高，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，故稱為“電木”。特點耐熱、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，價格低廉，應用廣泛的塑料。主要用來生產(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） 生膠按來源不同可分為天然橡膠和合成橡膠兩類。天然橡膠是以熱帶的橡膠樹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)量遠不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，因此人們通過化學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)狀結構。天然橡膠中常加硫磺，合成橡膠中還要加入過氧化物及金屬氧化物。（2） 促進劑 常選用有機化合物，目的是縮短硫化時間，降低硫化溫度同時還常加入氧化鋅等活化劑。（3） 軟化劑 常選用硬脂酸、精制蠟、凡士林及一些油類和酯類，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） 補強劑 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度和硬度，增強耐磨性，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，物理與力學性能都比較差，在受力較大或溫度較高時，容易發(fā)生變形或脆裂，且形變后不能復原。一次意外硫磺掉進生膠桶里，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. 橡膠的性能和應用橡膠具有很好的彈性和伸長率（100%—1000%），良好的耐磨性、隔音性和絕緣性，其缺點是易老化。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，價格低。但其彈性、機械強度、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，可取長補短，彌補丁苯橡膠的不足。（3） 氯丁橡膠（CR） 在物理性能、力學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“萬能橡膠”之稱。氯丁橡膠的缺點是耐寒性較差，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)工作電絕緣性優(yōu)良，并具有良好的耐候性、耐臭氧性。但強度低，耐油性不好。硅橡膠無毒無味。（5） 氟橡膠（FPM） 特殊橡膠，突出性能是耐腐蝕、耐酸堿和乃強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)的無機非金屬材料，其生產(chǎn)過程是：原料粉碎、壓制成形、高溫燒結形成制品。 透明陶瓷和納米陶瓷 一般陶瓷因為內(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、強度、硬度都高于普通玻璃。透明陶瓷不僅光學性能優(yōu)異，而且耐高溫，熔點一般在2000℃以上。 人們把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級，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。陶瓷的分類與性能1. 陶瓷的分類按其化學成分和結構可分為普通陶瓷和特種陶瓷兩大類。（1） 普通陶瓷 又稱傳統(tǒng)陶瓷，它是以天然的硅酸鹽礦物（黏土、長石、硅砂等）為原料經(jīng)過粉碎、成形和燒結而制成的陶瓷。（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)過粉碎、成形和燒結而制成的陶瓷。2. 陶瓷的性能陶瓷具有硬度高、抗壓強度大、抗氧化性能好、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等特點，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)地堅硬、不氧化、不導電、耐腐蝕、成本低、加工性能好，但強度低、脆性大。2. 氧化鋁陶瓷主要成分是三氧化二鋁，其強度比普通陶瓷高2—3倍，硬度很高（可達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），電絕緣性和耐蝕性優(yōu)良。缺點是脆性大，抗急冷急熱性差。3. 氮化硅陶瓷主要成分是Si3N4,其化學穩(wěn)定性好，除氫氟酸外，能耐各種無機酸（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制造發(fā)動機部件的受熱面，不僅可以提高柴油機質(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1400℃1500℃，熱導率與不銹鋼相當，絕緣性、化學穩(wěn)定性良好，但抗彎強度低。第三節(jié) 復合材料普通金屬材料強度大，但易腐蝕；普通陶瓷材料耐高溫，但易碎裂；合成高分子材料強度大、密度小，但易老化。實踐中發(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，在高溫下燒結得到的。建筑用的鋼筋混凝土是以鋼筋為結構，用水泥、大小不同的沙石燒筑復合而成。在航天等高科技領域更是大量使用著復合材料，波音767飛機的機身和機翼大量使用了碳纖維復合材料，美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機使用的耐熱陶瓷軸瓦是由氮化硅纖維、硼化硅纖維的增強陶瓷材料制成的。常用復合材料的種類 通常，復合材料由基體材料和分散于其中的增強材料兩部分組成。按復合材料的增強劑種類和結構形式的不同，分為以下三類：1. 纖維增強復合材料以玻璃纖維、碳纖維、硼纖維等陶瓷材料作增強劑，復合于塑料、橡膠和金屬等基體材料之中。2. 層疊復合材料是將兩種以上不同材料層疊在一起形成的。3. 細粒復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粒復合材料。纖維復合材料 纖維復合材料是復合材料中發(fā)展最快，應用最廣的一種材料。它具有密度小，比強度大，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，應用前景廣闊。1. 玻璃纖維復合材料若將玻璃熔化并以極快的速度拉成細絲，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，其堅韌的程度甚至超過了同樣粗細的不銹鋼絲。玻璃纖維不僅是很好的電絕緣材料和絕熱保溫材料，而且制成光導纖維傳到光的能力非常強，利用光纜通信能傳遞大量的信息。玻璃纖維應用最廣泛的領域是作增強材料，制造玻璃纖維復合材料。最典型的玻璃纖維復合材料是“玻璃鋼”。玻璃鋼是用塑料樹脂作基