Для изготовления металлоконструкций используется главным образом углеродистая стаЛь по ГОСТ 380—71. Эта сталь разделяется на три группы: А, Б и В. Сталь группы А поставляется по механическим свойствам, группы Б — по химическому составу, группы В — по механическим свойствам и химическому составу.

Для неответственных элементов металлоконструкций — кожухов, поручней, настилов, резервуаров и т. д. применяют стали группы А —СтО, Ст1, Ст2, Ст2кп. Для особо нагруженных элементов металлоконструкций строительных машин, не предназначенных для работы в условиях низких температур, а также для изготовления таких деталей, как рычаги, скобы, муфты, шкивы и т. п., используют стали ВСтЗ, ВСтЗкп. Наконец, крепежные изделия, валики, оси изготовляют из сталей ВСт4, ВСт4кп; болты, тяги, малонагруженные валы, зубчатые колеса, звездочки, оси, траверсы, крюки и т. п. — из стали ВСт5; шестерни, валы, шпонки, более нагруженные оси, кованые катки, установочные винты, тормозные ленты, червяки — из стали Стб.

Углеродистая качественная конструкционная сталь имеет гарантированный химический состав и гарантированные механические свойства, вследствие чего она применяется при изготовлении термически обрабатываемых деталей, которые одновременно должны обладать достаточной прочностью. В зависимости от химического состава сталь разделяется на I и II группы соответственно с нормальным (СтЗО, Ст45) и повышенным содержанием марганца (СтЗОГ, Ст45Г). Стали марок 10 и 20 часто применяют для трубчатых элементов несущих металлоконструкций, сталь марок 20, 35, 40, 45 и 50 — для указанных выше деталей, а также для опорных роликовых кругов.

Сталь марок 10, 20, 30 и 35 хорошо сваривается. Сталь марок 30 и 35 применяется в нормализованном состоянии, а сталь 40 подвергается нормализации и закалке с отпуском. Сталь 45 закаливается в воде и масле. Сталь 50 применяется в нормализованном состоянии или после закалки с отпуском.

Низколегированные и легированные стали с 1948 г. начали применять в конструкциях строительных машин большой мощности. Так, стали 10ХСНД, 15ХСНД, 10ХГСНД успешно применялись УЗТМ. На НКМЗ в 1948 г. для тех же целей было освоено использование стали 09Г2С(М). В настоящее время наряду с хромоникелевыми указанные стали получили широкое распространение.

В зарубежном строительном машиностроении применяют сталь Т-1 с высокими механическими свойствами (предел текучести 70 кгс/мм2), а также ряд хромоникелевых сталей с присадками молибдена, ванадия и других легирующих элементов.

Стоимость никелевых сталей по сравнению со сталью СтЗ выше примерно на 30%. В то же время порог хладноломкости никелевых сталей достигает — 70-80 °С, что делает их пригодными для изготовления металлоконструкций строительных машин, предназначенных для условий Крайнего Севера.

Легированные стали имеют гарантированный химический состав й механические свойства и обязательно подвергаются термической обработке. Изготовление, например, ковша экскаватора большой мощности из низколегированной стали взамен обычной позволяет увеличить его емкость и производительность машины на 20—25% или уменьшить массу ковша на 15%. Наибольший эффект достигается при выполнении из этих сталей элементов, работающих преимущественно на растяжение. Для элементов, работающих на сжатие и изгиб, эффект от применения низколегированных сталей значительно ниже.

Из-за относительно низкого предела выносливости низколегированные стали менее рационально использовать для конструкций, работающих при переменных и знакопеременных нагрузках.

Радикальное снижение собственной массы малонагруженных металлоконструкций строительных машин или элементов, имеющих форму оболочек, например кузовов автосамосвалов, может быть достигнуто применением алюминиевых сплавов плотностью 2,65—2,85 т/м3, обладающих к тому же хорошими антикоррозионными свойствами и по прочности не уступающими стали СтЗ. Однако использование их для длинных ферм элементов, работающих на сжатие, нецелесообразно вследствие малого значения модуля упругости, который в 2,8 раза меньше, чем у стали.

Внедрению дюралюминия для изготовления металлоконструкций способствует разработанная сравнительно недавно технология сварки алюминиевых сплавов, обеспечивающая необходимую прочность швов. Для клепаных металлоконструкций применяют термически упрочненные сплавы типа дюралевых, а для сварных — термически неупрочненные типа алюминиевомагниевых.

При оценке прочностных свойств металлов следует сравнивать их удельную прочность. Высокопрочная сталь и алюминиевые сплавы имеют примерно одинаковую удельную прочность на растяжение, однако прочность шва и околошовной зоны в конструкциях из алюминиевых сплавов ниже.

Легированные стали применяют для основных средне- и тя-желонагруженных деталей — осей, валов, зубчатых передач наиболее сложных строительных машин. Хромистую сталь марок 15Х, 20Х, 35Х, а также хромокремнемарганцевую сталь 20ХГСА и хромомарганцевоникелевую 38ХГН применяют для среднена-груженных деталей. Недостатком этих сталей является невысокая ударная вязкость и удлинение, особенно при высоком пределе текучести, а также плохая прокаливаемость. Поэтому стали 40Х и 50Х применяются для тяжелонагруженных деталей, но работающих без ударных и резко изменяющихся нагрузок. Они подвергаются термообработке: закалке при температуре 770—860 °С с охлаждением в масле и отпуску при температуре 180 °С — для стали марок 15Х и 20Х и 500—520 °С — для стали других марок с охлаждением в масле.

Хромомолибденовая и хромовольфрамовая стали марок ЗОХМ и 38ХВА применяют для тяжелонагруженных деталей. Эти стали подвергаются закалке при температуре 850—860 °С. с охлаждением в масле и отпуску при температуре 540—640 °С. Хромованадиевую сталь 40ХФА применяют для тяжелонагруженных валов, подвергающихся резко изменяющейся нагрузке. Ее подвергают закалке при температуре 880° С с охлаждением в масле и отпуску при температуре 200° С с охлаждением на воздухе. Хромоникелевые стали марок 44ХН, 12ХНЗА и 20Х2Н4А, а также хромомолибденовая 35ХМ и хромоникеле-вольфрамовая 38ХНВА применяются для очень тяжелонагруженных деталей. Их подвергают закалке при температуре 820—860 °С (сталь 35ХМ — при температуре 850—960 °С), а детали из стали марок 12ХНЗА и 20Х2Н4А — вторичной закалке при температуре 760—820° С с охлаждением в масле и отпуску. Хромокремнемарганцевую сталь марок ЗОХГС и ЗОХГСА приме няют для очень тяжелонагруженных деталей, не подвергающихся динамической нагрузке.

Сложные детали средней нагруженное™ и элементы очень большой массы, сварное выполнение которых нецелесообразно, изготовляют из конструкционной нелегированной стали по ГОСТ 977—65. Стали марок 45Л—55Л применяют для менее крупных деталей.

Для наиболее тяжелонагруженных сложных деталей применяют конструкционно-легированные стали с пределом текучести от 35 до 65 кгс/мм2. Отливки подвергаются термической обработке. Вид и режим термообработки устанавливает предприятие-изготовитель.

Для изготовления деталей, подвергающихся интенсивному абразивному износу, широко применяют (если в поверхности трения отсутствует кремний) отливки из высококачественной стали Г13Л (11,5—14,5% марганца, ГОСТ 2176—67). Эта сталь обладает повышенной износостойкостью и противоударной прочностью, поэтому применяется для зубьев, корпусов и других деталей ковшей; отвалов и рыхлителей; звеньев, катков и колес гусениц; шестерен и реек напорных механизмов; дробящих плит и других деталей. Она подвергается закалке при температуре 1050—1100 °С с охлаждением в воде. Практически сталь Г13Л имеет следующие механические свойства; предел текучести более 21 кгс/мм2, предел прочности при растяжении более 70 кгс/мм2, относительное удлинение более 20%.

Отливки из серого чугуна марок СЧ 15-32 и СЧ 18-36 применяют для корпусов и крышек редукторов, для фланцев, шкивов клиноременных передач деталей тормозов и муфт. Для специальных ответственных деталей применяют отливки других марок.

Бронзы Бр. АЖ 9-4, Бр.АЖ9-4Л, Бр. АЖМц 10-3-1,5. Бр. ОЦС 5-5-5 и латунь ЛМцС 58-2-2 применяют для втулок, венцов колес, колец, вкладышей, червячных колес и других деталей. Применение бронз уменьшается по мере перехода к использованию подшипников качения.

Следует отметить, что применяемые для строительных машин материалы лимитируют дальнейшее снижение их массы, увеличение скоростей рабочих движений, а также повышение надежности и долговечности. Необходимо в первую очередь создание и освоение достаточно дешевых легированных сталей с высоким пределом выносливости; профильного проката, обладающего хорошей свариваемостью, ударной вязкостью не менее 10—12% и морозостойкостью при пределе текучести не менее 95— 100 кгс/мм2;. конструкционной стали для крупных поковок, обладающей теми же качествами (кроме свариваемости); литья, имеющего в крупных отливках предел текучести не менее 75— 80 кгс/мм2 при ударной вязкости не менее 8%, хорошую морозостойкость, а также специальной стали, обладающей особо высокой износостойкостью при абразивном трении и твердостью не менее 400 единиц по Бринелю.