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在机械工业中，除大量使用金属材料外，还广泛使用各种非金属材料，如塑料、橡胶、陶瓷及复合材料等。
塑料是一种以树脂为主要成分的高分子有机化合物，其原料主要来自石油及其副产品。塑料由树脂和添加剂（用来改善塑料的使用性能和工艺性能）组成，其中树脂的种类、性能和数量决定了塑料的性能。
塑料具有密度小（密度为0.9～2.2g/cm 3 ，仅为钢铁的1/8～1/4）、强度高、耐腐蚀、电绝缘性能好、减振、耐磨、隔声性能好，生产率高、成本低，较易实现自动化或半自动化生产等优点。其缺点是强度低、耐热性差，大多数塑料只能在100℃以下工作；塑料的线膨胀系数很大，导热性也很差（约为金属的1/500），易老化，易燃烧。
（1）按使用范围分类 根据使用范围不同，可分为以下两类：
1）通用塑料。通用塑料大多用于生活用品、包装材料及要求不高的工程制品，其产量大、价格低、用途广，占塑料总产量的3/4以上，常见品种有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
2）工程塑料。工程塑料具有较高的强度、刚度、韧性、耐热和耐蚀性，绝缘性较好，主要用在机械设备和工程结构中作结构材料，常见品种有ABS塑料、酚醛塑料、聚酰胺、聚四氟乙烯、有机玻璃、环氧塑料等。
（2）按树脂热性能分类 根据树脂热性能不同，可分为以下两类：
1）热塑性塑料。热塑性塑料的分子结构主要是链状的线型结构，其特点是加热时软化，可塑造成型，冷却后则变硬，此过程可反复进行，而塑料基本性能不变。这类塑料有较高的力学性能，成型工艺简便，生产率高，可直接注射、挤出、吹塑成型；但耐热性、刚性较差，使用温度一般低于120℃；常用的品种有聚四氟乙烯（即“塑料王”）、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（即尼龙）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（即ABS塑料）、聚甲基丙烯酸甲酯（即有机玻璃）等。
2）热固性塑料。热固性塑料的分子结构为体型结构，其特点是首次加热时软化，可塑造成型，冷凝固化后成为坚硬的制品，若再次加热，则不软化，也不溶于溶剂中，无法再成型。这类塑料具有抗蠕变性强、受压不易变形、耐热性较高等优点，但强度低，成型工艺复杂，生产率低；常用的品种有酚醛塑料（即“电木”）、环氧塑料、氨基塑料等。
常用塑料的名称、代号、主要特性及用途见表1-16。
表1-16 常用塑料的名称、代号、主要特性及用途
橡胶是以生胶为主要原料，加入适量配合剂制成的高分子材料。生胶是指未加配合剂的天然胶或合成胶，它也是将配合剂和骨架材料粘成一体的黏结剂。橡胶制品的性能主要取决于生胶的性能。
1）具有高弹性，在较小的外力作用下能产生很大的变形（变形量一般为100%～1000%），如伸长、弯曲、压缩等，当外力消除后，能迅速恢复原状。
2）具有优良的伸缩性、良好的吸振能力和积储能量的能力，是常用的弹性材料、密封材料、减振及防振材料。
3）经过适当处理后具有一定的耐蚀性，如耐油橡胶、耐酸橡胶等。
4）具有良好耐磨性、电绝缘性、隔声性和一定的强度。
5）橡胶的耐高温、透气性、耐臭氧性、耐辐射性较差，此外，未经硫化的橡胶会随温度的升高而变软发黏，因此橡胶制品只有经硫化后才能使用。
橡胶的品种很多，根据原料来源不同，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。
1）天然橡胶是橡胶树流出的胶乳，经凝固、干燥、加压等工序制成片状生胶，再经硫化工序制成的一种弹性体。天然橡胶的拉伸强度与回弹性比多数合成橡胶好，但耐热老化性和耐大气老化性较差，不耐臭氧、油和有机溶剂，且易燃。
2）合成橡胶是以石油、天然气、煤和农副产品等为原料，通过化学合成的方法制成单体，经聚合或缩聚制成的有类似橡胶性质的高分子材料。合成橡胶种类较多，所用原料、生产工艺不同，制成的橡胶在性能上有很大差异。
根据应用范围的不同，合成橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶两大类。用于制造轮胎、工业制品、日常用品的橡胶称为通用橡胶；用于制造在特种环境（如高温、低温、油、酸、碱、辐射等）下使用的零部件的橡胶称为特种橡胶。
陶瓷是指用天然或人工合成的化合物为原料在高温窑炉中烧制成的一种无机非金属固体材料。陶瓷在现代工业中应用广泛，是主要的固体工程材料之一。
微课：常用非金属材料的种类及应用
1）陶瓷的硬度高于其他材料，通常硬度>1500HV，而淬火钢的硬度只有500～800HV；陶瓷室温下几乎无塑性，韧性极低，脆性大；陶瓷内部存在许多气孔，故抗拉强度低，抗弯性能差，抗压性能好。
2）陶瓷的熔点一般高于金属，热硬性高，抗高温蠕变能力强，高温下抗氧化性好，抗酸、碱、盐腐蚀能力强，不燃烧，不老化。
3）大多数陶瓷绝缘性能好。
陶瓷按原料不同，分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。
（1）普通陶瓷 普通陶瓷是以天然硅酸盐矿物（黏土、长石、石英等）为原料，经原料加工、成形、烧结得到的无机多晶固体。这类陶瓷主要用于日用品、建筑材料、电绝缘件、化工耐蚀容器等。
（2）特种陶瓷 特种陶瓷是以人工化合物（如氧化铝、碳化硅、氮化硅等）为原料并沿用普通陶瓷的生产工艺制造出的陶瓷。它具有独特的力学、物理、化学、电、磁、光学等性能，主要用于化工、冶金、机械、电子、能源和一些新技术领域中。
由两种或两种以上不同性质或不同组织的材料，经人工组合而得到的多相固体材料称为复合材料。复合材料可以是非金属与金属的复合，也可以是非金属与非金属或金属与金属的复合。复合材料能充分发挥单一材料的优点，克服某些弱点，使其成为单一材料无法具备的、具有特殊性能的工程材料。例如，玻璃纤维脆性较大，树脂强度不高，但它们组成的复合材料（玻璃钢），却有很高的韧性和强度。复合材料已成为挖掘材料潜能，研制、开发新材料的有效途径。
根据增强相的性质和形态不同，复合材料可分为纤维增强复合材料、层合复合材料和颗粒增强复合材料。目前使用最多的是纤维增强复合材料。
（1）玻璃纤维增强复合材料 这类材料是以合成树脂为基体相、玻璃纤维为增强相制成的，通常称为玻璃钢。以热塑性塑料（如尼龙、聚苯乙烯、聚碳酸酯等）为基体相制成的热塑性玻璃钢，与基体材料相比，其强度、抗疲劳性、冲击韧度均可提高2倍以上，达到甚至超过某些金属的强度，可用来制造轴承、齿轮、仪表盘、壳体等零件。以热固性树脂（如环氧树脂、酚醛树脂等）为基体相制成的热固性玻璃钢，具有密度小，比强度高，耐蚀性、绝缘性、成型工艺性好的优点，可用来制造车身、船体、直升机旋翼、仪表元器件、耐蚀容器与管道等。
（2）碳纤维增强复合材料 这类材料通常由碳纤维与环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯树脂等组成，具有密度小，强度、弹性模量及疲劳极限高，冲击韧性好，耐腐蚀，耐磨损等特点，可用于飞行器的结构件、齿轮、轴承，以及化工设备的耐蚀件。