1.2 Классификация конструкционных материалов

Исходя из природы конструкционных и инструментальных материалов, их можно разделить на следующие основные группы:

1. Металлические материалы, к которым относятся:

• сплавы на основе железа – чистое железо, стали, чугуны (подробно рассмотрены ранее в курсе «Металловедение»);

  • стали и сплавы с особыми физическими свойствами – магнитные и немагнитные стали и сплавы, аморфные сплавы, сплавы с высоким электрическим сопротивлением, сплавы с эффектом памяти формы и т.д.);

  • цветные металлы и сплавы – алюминий и сплавы на его основе (деформирующиеся и литейные; упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой), медь и сплавы на ее основе (латуни, бронзы), титан и сплавы на его основе, подшипниковые сплавы и др.

  • композиционные материалы с металлической матрицей;

2. Неметаллические материалы:

• полимерные органические материалы – пластмассы (термореактивные и термопластичные), резины;

• композиционные материалы с неметаллической матрицей (стеклопластики, углепластики, оргпластики и др.);

• неорганические материалы (стекло, ситаллы, керамика);

3. Материалы со специальными свойствами - электронные материалы, материалы с особыми оптическими свойствами (волоконная оптика, люминофоры), проводниковые материалы.

Чистое железо - хороший проводниковый материал. Отсюда его применение в радио- и приборостроении. Чистое железо является магнитомягким материалом (легко намагничивается и размагничивается). Получить чистое железо достаточно трудно. По степени чистоты различают технически чистое железо - 0,006 - 0,025% С и химически чистое железо - 0 - 0,006% С.

Стали в свою очередь можно разделить на следующие группы:

• конструкционные стали (углеродистые, легированные, строительные, арматурные, машиностроительные цементуемые и улучшаемые, рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые, и т.д.);

• инструментальные стали (стали для режущего инструмента, для измерительного инструмента, стали для штампов холодного деформирования, стали для штампов горячего деформирования, твердые сплавы и.т.д.).

Инструментальные стали отличаются от конструкционных более высоким содержанием углерода. Соответственно они имеют более высокую твердость, прочность и более низкую пластичность.

Чугуны можно разделить на белые, серые, ковкие и высокопрочные. Они отличаются друг от друга по структуре и свойствам.

Белые чугуны хрупкие и твердые. Как конструкционный материал, применения не находят. Серые чугуны хорошо работают на сжатие и поэтому применяются для изготовления станин различных станков и другого оборудования. Ковкие чугуны имеют высокую прочность и наряду с этим хорошую пластичность. Применяются ковкие чугуны для деталей, работающих при высоких динамических, статических и вибрационных нагрузках. Высокопрочные чугуны имеют высокую прочность и твердость, хорошие литейные свойства. Применяются для изготовления коленчатых валов, крышек цилиндров, молотовых шаботов, траверс прессов, прокатных валков, корпусов насосов.

Кроме того, возможна классификация конструкционных материалов по свойствам, определяющим выбор материала для конкретных деталей конструкций. Каждая группа материалов оценивается соответствующими критериями, обеспечивающими работоспособность в эксплуатации. Универсальные материалы рассматриваются в нескольких группах, если возможность их применения определяется различными критериями.

В соответствии с выбранным принципом классификации все конструкционные материалы подразделяют на следующие группы:

• материалы, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическую прочность (стали);

• материалы с особыми технологическими свойствами;

• износостойкие материалы;

• материалы с высокими упругими свойствами;

• материалы с малой плотностью;

• материалы с высокой удельной прочностью;

• материалы, устойчивые к воздействию температуры и рабочей среды;