Вещества (материалы) подразделяют на органические, неорганические, композиционные. Органические вещества — это прежде всего полимеры и материалы на их основе: пластические массы, резины используемые в качестве машиностроительных (конструкционных) материалов.
Неорганические вещества включают металлы и неметаллы. Металлы и сплавы на их основе (стали, бронзы и многие другие) являются основными конструкционными машиностроительными материалами. В машиностроении достаточно широко используют и неметаллы (простые вещества — углерод в разных модификациях, различные
химические соединения, например оксиды, нитриды). Композиционные материалы — это неоднородные системы, состоящие из двух или более фаз – компонентов в различных сочетаниях: «металл — металл», «металл —неметалл», «неметалл — неметалл».
Все эти вещества могут иметь кристаллическое или аморфное, а некоторые смешанное (комбинированное) строение. Кристаллические вещества характеризуются упорядо-ченным расположением в пространстве частиц, из которых они состоят (ионов, атомов, молекул). Аморфное вещество можно рассматривать как переохлажденную жидкость. Для аморфного состояния, в отличие от кристаллического, характерно неупорядоченное расположение частиц в пространстве. Аморфное состояние можно зафиксировать как в органических (полимеры), так и неорганических (стекла) веществах. Один и тот же (по химическому составу) материал может иметь либо кристаллическое, либо аморфное строение.
Кристаллическое состояние твердого тела обладает меньшим термодинамическим потенциалом и более высокой стабильностью, чем аморфное. При энергетическом воздействии — нагреве, деформации, а в некоторых случаях и в результате длительной выдержки при комнатной температуре — происходит переход от аморфной структуры к кристаллической, при этом свойства вещества могут существенно изменяться.
Материалы с ионным типом связи. Кристаллическое строение характерно для химических соединений (см. 1.1.1 и рис. 1.1). Для некоторых стекол (основа их химического
состава именно химические соединения — оксиды) возможно и кристаллическое, и аморфное строение. Переход из аморфного в кристаллическое состояние происходит
при нагреве, при этом стекла теряют прозрачность, т.е. резко меняют свои свойства (в данном случае оптические).
Материалы с ковалентным типом связи. Аморфное или кристаллическое строение могут иметь полимеры.
Металлы могут находиться не только в кристаллическом (что более типично), но и аморфном, стеклообразном состоянии (металлические стекла). В кристаллическом
и стеклообразном состоянии свойства одного и того же металла (сплава) существенно отличаются. Принципиально иначе меняется электрическое сопротивление при нагреве,
в стеклообразном состоянии металлы могут обладать особыми магнитными свойствами и т.п.
Силы Ван-дер-Ваальса значимы у материалов с аморфной структурой — термопластичных полимеров, а также у некоторых материалов с кристаллической структурой графита. В полимерах это связь между молекулами (макромолекулами), у графита — между слоями.
Таким образом, различные материалы, используемые в машиностроении, могут иметь кристаллическое или аморфное строение с разными типами межатомных связей,
что и определяет их свойства и применение.