在无机非金属材料工厂的设计与建设中，金属材料扮演着不可或缺的角色。尽管最终产品以陶瓷、玻璃、水泥等无机非金属材料为主，但生产线上各种设备、管道、窑炉金属构件、模具以及自动化控制系统等，均离不开金属材料的支撑。本章将探讨金属材料在无机非金属材料工厂中的应用、性能要求及选用原则，为工厂设计提供基础依据。
一、工厂中常用金属材料概览
无机非金属材料工厂使用的金属材料主要分为三大类：
- 钢铁材料：包括碳钢、合金钢、不锈钢、耐热钢等，广泛用于制造窑炉壳体、传动部件、模具、管道及结构框架。
- 有色金属及其合金：如铝、铜、镍、钛及其合金，主要用于导电部件、耐磨件、耐腐蚀部件及特殊功能件。
- 粉末冶金及金属复合材料：用于制造高温耐磨部件、密封件和特殊工具。
二、金属材料在典型设备中的选用
- 破碎与粉磨设备：颚式破碎机的齿板、球磨机的衬板和研磨体需要高硬度、高耐磨性，常选用高锰钢、高铬铸铁或合金钢。
- 窑炉系统：回转窑窑体采用锅炉钢板或耐热钢；燃烧器喷嘴需耐高温氧化，多采用耐热合金；窑内扬料板、链条等使用耐热钢。
- 成型与模具：陶瓷压制成型模具需高硬度、耐磨损，常用合金工具钢、硬质合金。玻璃成型模具需耐热疲劳，采用耐热钢或特殊合金。
- 输送与管道：输送物料管道需耐磨损，常用铸石管或内衬陶瓷钢管；气体管道需耐腐蚀，视介质选用不锈钢或碳钢。
- 环保与收尘设备：袋收尘器箱体常用碳钢，滤袋笼骨用不锈钢丝；电收尘器极板、极线用不锈钢或特殊合金。
三、金属材料的性能要求与选用原则
- 力学性能：依据设备受力情况，选择具有足够强度、硬度、韧性和抗疲劳性能的材料。如承受冲击载荷的部件需高韧性，相对运动的部件需高硬度与耐磨性。
- 耐热性：高温下工作的部件（如窑内构件、燃烧器）需具有良好的抗氧化性和高温强度，通常选用耐热钢或高温合金。
- 耐腐蚀性：接触腐蚀性介质（如含硫烟气、碱性物料）的部件需耐腐蚀，根据介质特性选用不锈钢、镍基合金或钛材。
- 耐磨性：物料处理设备（破碎、粉磨、输送）的磨损件需高耐磨性，常采用高铬铸铁、高锰钢、陶瓷复合金属等。
- 加工与工艺性能：考虑铸造、锻造、焊接、切削加工等工艺性，确保制造成本与可行性。
- 经济性：在满足使用要求的前提下，优先选用价格低廉、来源广泛的材料，降低工厂建设投资与运行维护成本。
四、选材注意事项与发展趋势
实际设计中，需注意不同金属材料间的相容性，避免电偶腐蚀等问题。应考虑材料的可焊性、可铸性等制造工艺特性。
当前趋势是：开发新型耐热、耐磨、耐蚀合金，提高设备寿命；应用表面工程技术（渗碳、堆焊、热喷涂等）提升普通金属材料性能；推广陶瓷-金属复合材料，兼顾无机非金属的耐高温、耐磨与金属的韧性；注重材料的资源节约与循环利用。
本章概述了金属材料在无机非金属材料工厂中的基本类别与应用要点。下一章将着重介绍工厂中非金属材料与复合材料的选用。正确选择金属材料是保证工厂长期稳定运行、提高经济效益与安全性的关键之一。
