由非金屬元素或化合物構成的材料。自19世紀以來，隨著生產和科學技術的進步，尤其是無機化學和有機化學工業的發展，人類以天然的礦物、植物、石油等為原料，製造和合成瞭許多新型非金屬材料，如水泥、人造石墨、特種陶瓷、合成橡膠、合成樹脂（塑膠）、合成纖維等。這些非金屬材料因具有各種優異的性能，為天然的非金屬材料和某些金屬材料所不及，從而在近代工業中的用途不斷擴大，並迅速發展。
分類 非金屬屬材料可分為無機材料和有機材料兩大類。在機械工程中較常使用的有許多品種。①屬於無機材料的有耐火材料、陶瓷、磨料、碳和石墨材料、石棉等；②屬於有機材料的有木材、皮革、膠粘劑和高分子合成材料──合成橡膠、合成樹脂、合成纖維等；③以非金屬纖維增強樹脂基所構成的復合材料。
性能和用途 在機械工業中，非金屬材料常用作：① 輕質、高強度的結構材料：非金屬材料的密度較鋼、鐵、銅、鉛等金屬材料小得多，有些比鋁、鎂、鈦等還輕。按比強度（強度／比重）計算，有的纖維樹脂復合材料的常溫比強度超過高強度鋼和高強度鋁。這些材料被用來制造手輪、手柄、支架、罩殼、儀表板等一般輕質結構件，也可用來制造飛機機翼和葉片、整體船艇、汽車車身和傳動軸、高速紡織綜框、高壓容器等高強度結構件，這樣可以減輕自重、增加運載能力或提高運行速度、節約能源。
② 減摩、耐磨材料：某些無機非金屬材料因硬度高而耐磨，如用金剛石、碳化矽、剛玉等制作的砂輪、砂佈（紙）、油石、研磨劑和刀具，可供磨削和切削之用；有些材料因有高彈性而耐磨，如橡膠輪胎和運輸皮帶能抵抗泥沙、礦石、煤炭等顆粒的磨損；有些材料借其自身固有的潤滑性能和低摩擦系數而能減少摩擦和磨損，如塑料、石墨、氮化矽等制成的軸承、導軌、活塞環、密封圈等機械零件，能在無油幹摩擦或少油潤滑條件下安全運行，這對忌油脂或不便供給油潤滑的場合特別有利。
③ 耐腐蝕材料：如陶瓷、搪瓷、石墨、鑄石、塑料等的大多數品種，都能耐酸、堿、鹽、有機溶劑和很多其他化學藥品。如不透性石墨能抵抗濃酸和濃堿，聚四氟乙烯塑料則幾乎能耐所有化學藥品，甚至在氧化性最強的沸騰王水中也不受侵蝕。這些材料適於制造化工用的容器、塔器、鼓風機、泵、管、閥等機械設備和零部件。
④ 密封材料：如橡膠、塑料、石棉和柔性石墨等因有良好的柔性和彈性而適於制造動態和靜態的密封零件，如壓縮機的活塞環、密封填料、O型和V型密封圈等。20世紀60年代以來，還出現瞭一種以樹脂或橡膠為基體、稱為液體密封膠的密封材料，適用於各種靜態密封，使用方便。
⑤ 電絕緣材料：如橡膠、塑料、陶瓷、石棉、雲母、玻璃佈層壓板（屬復合材料）都是應用廣泛的電絕緣材料。
⑥ 耐高溫、保溫材料：如耐火材料、石棉、蛭石、氧化鋁、耐火纖維等具有良好的高溫性能和低的熱導率，適用於高溫窯爐如化鐵爐、轉爐、電爐、熱處理爐、隧道窯等的爐體、內襯或保溫層，以防止熱量外流；塑料因傳熱慢，人體與之接觸時有溫暖感，適用於制造手輪、手柄、方向盤之類物件。
非金屬材料還有一項特殊用途，就是用作耐燒蝕材料，如酚醛和石棉、石英等纖維復合制成的用於宇航方面的燒蝕部件，能在2500℃以上較長時間內燃燒、分解、散熱、碳化，形成隔熱層，有效地保護內部結構。此外，一些非金屬材料還有消音、消振、透光、無磁性等特點，可用於制造如橡膠彈簧、避振墊片、光學透鏡等零件。
非金屬材料的強度一般不及金屬材料高。其中無機非金屬材料的共同缺點是質地脆、不耐沖擊；有機非金屬材料則耐熱性不高，存在老化、尺寸穩定性較差等問題。
參考書目
胡慶濤主編：《非金屬材料學》，中國鐵道出版社，北京，1982。
Charles A.Harper，Handbook of Plastics and Elastomers，McGraw-Hill，New York，1975.
H.J.Sharp，Engineering Materials，Selection and Value Analysis，Heywood Books，London，1966.