Научно-технический прогресс в машиностроении неразрывно связан с созданием новых конструкционных материалов. Революционную роль в электронике сыграли полупроводниковые материалы и жидкие кристаллы, в авиации и ракетостроении — композиционные материалы, в радиотехнике — сверхпроводники и аморфные сплавы.
Для повышения качества, надежности и экономичности изделий машиностроения при снижеиин их материалоемкости разрабатываются высокоэффективные методы повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло – и хладостойкости сплавов; расширяется производство новых полимерных и композиционных материалов с заданным комплексом свойств; используются эффективные методы обработки материалов н изделий с целью существенного улучшения их свойств.
Возникает задача создания экономио – яегированных сплавов, композиционных материалов и методов поверхностного упрочнения деталей машнн. Поверхностные слон во многом определяют работоспособность деталей машин, поэтому износостойкость и коррозионная стойкость деталей полностью зависят от состояния их поверхности. Применением износостойких покрытий стремятся решить проблему экономии вольфрама в инструментальных сталях, а также повысить работоспособность деталей из конструкционных сталей. Ионная имплантация снижает точечную коррозию н повышает износостойкость подшипников качения. Задача создания высокожаростойких и жаропрочных сплавов для новой техники неразрывно связана с разработкой надежных защитных покрытий. Поверхностное легирование приводит к экономии дефицитных металлов, так как в этом случае их требуется меньше, чем при объемном легировании сплавов^ с целью получения указанных специфических свойств.
Важнейшей характеристикой материалов, применяемых для изделий авиационной и космической техники, а также для изделий других отраслей машиностроения, является удельная прочность, т. е. отношение временного сопротивления к произведению плотности на ускорение свободного падения, Если для улучшенной стали 40Х удельная прочность равна 13 км, то для титанового сплава после термической обработки она увеличивается до 31 км, а для алюминия, армированного борным волокном, — до 43 км. Таким образом, повышение удельной прочности приводит к значительному сокращению материалоемкости изделий.
Порошковая металлургия иногда позволяет уменьшить потери металла при изготовлении деталей в 10 раз. Кроме того, возможность широкого варьирования состава порошковых сплавов позволяет получать специфические свойства, которые недостижимы при использовании традиционных способов изготовления изделий.
Порошковые быстрорежущие стали — однородный мелкозернистый материал без карбидной ликвации. По сравнению со сталями обычного передела порошковые быстрорежущие имеют более высокие твердость н теплостойкость. Металлорежущий инструмент, изготовленный нз этих сталей, имеет в 1,5—2 раза большу&> стойкость. Порошковый бериллий после прокатки в листы находит применение в авиации и ракетостроении. Использование бериллия для обшивки сверхскоростных самолетов решает проблему жесткости конструкции н уменьшения массы. Бериллий является также перспективным материалом для ракетных двигателей с небольшой тягой, Благодаря сочетанию высоких теплоемкости и теплопроводности бе – риллиевое сопло не разрушается при рабочей температуре 3000 0C в течение 60—80 с.
Объемное илн поверхностное упрочнение сталей ивляется обязательной технологической операцией в современном машиностроении, которая приводит к значительному улучшению Комплекса свойств. Применение термического упрочнения проката из низколегированных сталей или контролируемой прокатки на металлургических заводах способствует значительному сокращению последующего расхода стали (примерно на 30 %) на предприятиях машиностроительного комплекса и в строительстве.
Рассмотренные в справочнике конструкционные материалы предназначены для изготовления деталей машин И приборов, инженерных сооружений н изделий, которые в основном несут механические нагрузки, а внекоторых случаях находятся под воздействием агрессивной окружающей среды и температуры.
Выбор материалов для деталей машин и приборов определяется эксплуатационными, технологическими и экономическими требованиями. Имея первостепенное значение, эксплуатационные требования к свойствам материалов часто играют определяющую роль, хотя технологические и экономические требования тоже важны, приобретая особое значение в условиях массового производства.