Важными характеристиками материалов, идущих на изготовление деталей и конструкций, работоспособность которых определяется жесткостью строительных ферм, корпусных изделий, ходовых винтов станков, штоков, валов с большим отношением длины к диаметру и т.д., являются модули упругости. Величина модулей упругости мало меняется при термической обработке и легировании. Поэтому при выборе материала для деталей, рассчитываемых на жесткость, в первом приближении можно пользоваться значением модулей упругости основного элемента сплава/
Пределы прочности и текучести (σв, σт)
Данные характеристики относительно редко определяют конструкционную прочность. Статическая несущая способность пластичных материалов определяется по пределу текучести (σт), а деталей из малопластичных - по пределу прочности (σв). Предел прочности и предел текучести сталей зависят от содержания углерода и легирующих элементов, причем больше влияет углерод. Так, увеличение углерода от 0,08% до 0,8% в нормализованном состоянии сталей приводит к повышению прочности (в) от 300 до 1200 МПа и, кроме того, увеличивает способность упрочняться термической обработкой, т.к. σв и σт структурно-зависимые характеристики. Например, прочность легированных конструкционных высокопрочных сталей 30ХГСНА, 40ХГС3ВА, 40Х2НСГМФА и др. достигает 1800-2000 МПа, но при низкой пластичности.
Усталостным называется разрушение материала в условиях многократно повторяющихся циклов напряжений. Свойство материала сопротивляться усталостному разрушению называется выносливостью. Пределы выносливости являются основными характеристиками конструкционной прочности очень многих деталей машин, т.к. усталостное разрушение является причиной выхода из строя большинства валов, зубчатых колес, подшипников качения, многих крепежных деталей, сосудов под давлением и т.д.
Отличительной особенностью усталостного разрушения является то, что разрушение начинается на поверхности или вблизи поверхности детали. Поэтому структурное состояние поверхности, ее чистота, наличие внешних и внутренних концентраторов напряжений (К), характер напряженного состояния, коррозионная активность рабочей среды оказывают определяющее влияние на предел выносливости.
Коррозионные среды оказывают решающее влияние на выбор материала деталей, подвергающихся усталостному разрушению. Наклеп, поверхностная закалка вызывают растягивающие поверхностные напряжения - уменьшают коррозионную усталость. Покрытия металлами Zn, Cr, Ni увеличивают. Легирование сталей Cr также увеличивает коррозионную выносливость. Лучшей стойкостью обладают аустенитные нержавеющие стали с Ni, Mo, Ti.
Существенное повышение циклической прочности сталей в обычных условиях достигается за счет поверхностного упрочнения: поверхностной закалки, всех видов ХТО и поверхностным пластическим деформированием. Повышение контактной выносливости достигается увеличением поверхностной твердости.