Конструкционными называют вид материалов, применяемых для изготовления различных конструкций, деталей машин, элементов сооружений, которые воспринимают силовую нагрузку, то есть будут подвергаться усиленным механическим нагрузкам. Они широко используются в самых разнообразных сферах деятельности, из них изготовляются различные конструкции, в том числе детали машин и механизмов, приборов, сооружений, транспортных средств и др. Конструкционные материалы отличаются своими механическими и эксплуатационными характеристиками от других технических материалов. Изделия, изготовленные из конструкционных материалов, должны сохранять свои характеристики не только в условиях максимальных нагрузок, но и в условиях высоких температур (перепадов), и в различных средах.

Классификация конструкционных материалов

Выбирая материалы для изготовления разнообразных деталей, необходимо учитывать несколько критериев, среди которых экономическая целесообразность применения такого материала, то есть соответствие цены и качества, сохранение таких критериев как долговечность, прочность, надежность, возможность последующей обработки материала.

Классифицируются композиционные материалы по нескольким критериям, давайте рассмотрим основные из них. По веществу изготовления композиционные материалы бывают:

  • металлическими;
  • неметаллическими;
  • композиционными.

На сегодняшнем этапе развития металл является наиболее надежным и долговечным элементом, поэтому именно металл наиболее часто используется в качестве конструкционного материала. В основе металлических конструкционных материалов применяются сплавы металлов, наиболее часто используются стальные, железные и чугунные сплавы благодаря своей прочности, надежности и простоты обработки. Кроме стали, железа и чугуна в сплавы могут добавляться и другие металлы, в том числе цветные (медь и сплавы из нее, алюминиевые сплавы, титан и другие) и магнитные. Применение такого мягкого металла, как алюминий или его сплавов обусловлено необходимостью последующей обработки материалов в необходимое изделие.

  • К неметаллическим композиционным материалам относится большая группа элементов, изготовленных на основе пластмасс (полимеров), керамики, металлокерамики (керамика с добавлением металла, необходимого для придания веществам пластичности и вязкости), стекла, резины и дерева. Такие вещества стали применяться немногим позже металлических и это стало возможным благодаря развитию технологических процессов.
  • Композиционными материалами называют материалы, состоящие из различных по своим свойствам элементов, порой кардинально отличающихся друг от друга. Такие материалы, полученные искусственным путем, позволяют получать композиции с заранее определенными характеристиками. В результате свойства полученной композиции будут существенно отличаться по свойствам от составляющих ее компонентов, то есть получаемая композиция имеет новые характеристики. Для изготовления композиционного конструктивного материала могут применяться как металлические, так и неметаллические составляющие. К композиционным веществам относится углепластик, органопластик, органотекстолит, алюмостеклопластик и другие.

Также конструкционные материалы могут классифицироваться по областям применения изготовленных из них деталей:

  • с повышенными прочностными характеристиками;
  • обеспечивающие длительную эксплуатацию и износостойкость;
  • обеспечивающие высокую упругость изделий;
  • с небольшой плотностью;
  • с высокой удельной прочностью;
  • обеспечивающие устойчивость к атмосферным воздействиям;
  • отличающиеся своими технологическими возможностями.