Это материалы, из которых изготавливаются подробности конструкций (автомобилей и сооружений), принимающих силовую нагрузку и отличающихся износостойкостью.
Долгий период в собственном развитии человеческое общество применяло для собственных практических потребностей ограниченный круг материалов: дерево, камень, натуральные волокна, обожженную глину, стекло, железо и др. Промышленный переворот XVIII в. и предстоящее развитие техники, в особенности создание паровых автомобилей и двигателей внутреннего сгорания, электрических автомобилей и машин, усложнили требования к материалам их подробностей, к их прочности, температурной стойкости и т. п. В то время главными конструкционными материалами были сплавы на базе железа (см. Железо, сталь, чугун), меди (латунь, латунь), олова и свинца.
При конструировании самолетов от конструкционных материалов потребовалась большая удельная прочность; широкое распространение взяли древесные пластики (фанера), малолегированные стали, алюминиевые и магниевые сплавы. Предстоящее развитие авиационной техники стало причиной созданию новых жаропрочных сплавов на базе кобальта и никеля, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, пригодных для долгой работы при больших температурах.
С совершенствованием техники требования к конструкционным материалам все более усложняются. Так, судостроению нужны стали и сплавы, отлично поддающиеся сварке, коррозионностойкие, а химическому машиностроению — с высокой и долгой стойкостью в агрессивных средах. Ядерная энергетика применяет конструкционные материалы, каковые при наличии прочности должны удовлетворять еще одному требованию — малому поперечному сечению захвата нейтронов.
Существует огромное количество разных конструкционных материалов. По собственной природе они подразделяются на железные, неметаллические и композиционные.
К железным конструкционным материалам относится большая часть марок стали. Сталь приобретают в конвертерах, мартеновских и электрических печах, и методами электрошлакового переплава (см. Литье), вакуумирования и др. Чугун активно используется в машиностроении для того чтобы, коленчатых валов, шестеренок, цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т. д.
Никелевые и кобальтовые сплавы сохраняют прочность при 1000—1100° С, выплавляются в вакуумно-дуговых, плазменных и электроннолучевых печах (см. Плазматрон, плазменная разработка, Электроннолучевая разработка). Эти сплавы употребляются в авиационных и ракетных двигателях, паровых турбинах и др. Алюминиевые сплавы помогают для того чтобы самолетов, вертолетов, ракет, судов. Магниевые сплавы используются в конструкциях летательных аппаратов, в автомобилестроении, в текстильной и полиграфической индустрии и др. Титановые сплавы, отличающиеся особенно большой коррозийной стойкостью и удельной прочностью, употребляются в авиационной, химической индустрии, медицине и др. В разных отраслях техники нашли использование кроме этого сплавы на базе меди, цинка, молибдена, циркония, хрома, бериллия.
Неметаллические конструкционные материалы включают пластики, термопластичные полимеры, керамику, огнеупоры и др. Пластики на базе термореактивных, эпоксидных, фторопластов и фенольных смол, армированные (упрочненные) стеклянными, кварцевыми, асбестовыми и другими волокнами, используются в конструкциях самолетов, ракет, энергетических и транспортных автомобилей. Термопластичные полимерные материалы — полистиролы, полиамиды, фторопласты — употребляются в подробностях электро- и радиооборудования и др. Из керамических материалов изготовляют подробности, действующий при большой температуре. Резины на базе разных каучуков, упрочненные кордными тканями, используются для производства покрышек либо автомобилей и монолитных колёс самолётов.
Современная техника предъявляет все новые требования к конструкционным материалам. Так, к примеру, для уменьшения массы летательных аппаратов употребляются многослойные конструкции, отличающиеся в один момент легкостью, жёсткостью и прочностью. Для многих областей техники нужны материалы, сочетающие конструкционную прочность с высокими электрическими, теплоизоляционными, оптическими и другими особенностями.
В составе конструкционных материалов нашли использование практически все элементы таблицы Менделеева. Эффективность хороших железных сплавов достигается сочетанием особенного легирования, отличной плавки и термической обработки.
В возможности одним из способов получения действенных конструкционных материалов будет широкое синтезирование их из элементов, имеющих предельные значения особенностей, т. е. предельно прочных, предельно тугоплавких, термостабильных и т. п. Такие материалы стали называться композиционных. При их изготовлении употребляются высокопрочные элементы (волокна, нити, нитевидные кристаллы, тугоплавкие соединения и т. п., составляющие армировку либо наполнитель), связуемые матрицей из особо прочного и пластичного материала (железных сплавов либо полимерных материалов). Композиционные материалы по удельной прочности смогут на 50— 100% превосходить стали либо алюминиевые сплавы и снабжают экономию массы конструкции на 20—50%. Исходя из этого на данный момент производству конструкционных материалов и улучшению их качества уделяется особенное внимание.