机械设计中材料的选择及其应用

【摘 要】机械制造业中材料是机械设计与生产的前提和基础，合理的选材以及充足的材料是机械设计行业健康、可持续发展的重要因素。因此，在机械设计中必须要选择合适的、经济的、实用的材料，以提高机械设计的水平，促进机械行业的不断发展。

【关键词】机械设计；材料选择；应用

机械设计中材料的选择和运用是整个设计中的关键环节，关系到机械产品的的质量和整个机械行业的健康发展。因此，在新形势下，必须要提高机械设计中的选材水平，更好地做好机械设计中材料的运用，推动机械设计行业的发展。

1.机械设计中材料的选择

1.1选择载荷类型的材料

机械设计过程中，通常机械材料的外载荷性能容易导致机械设计的部分元件失效，而机械的零部件所具备的性能却能有效的防止这种零件的失效。由于失效零部件性能与材料的外载荷性能之间的矛盾，进而要求在机械材料的选择上，要以材料的载荷性能的大小作为机械选材的标准。在选材上可以将材料的载荷性能归结为两个方面：一是当零部件在外载荷力的作用下出现扭转时，其中应力大多集中在材料表层，这就表明，材料表面的性能直接决定着零部件间的控制效果。所以在机械设计材料选择上，如果机械材料需要承受载荷力，就可以选择低碳钢渗碳或者是中碳钢调质的方式对材料进行加工。通过此种材料的选择和加工方式能够确保产品的质量。二是对一些能够承受压缩或者是拉伸作用的材料，由于外载荷力作用到零件的横截面，使横截面的应力比较均衡，所以这就需要在机械材料的设计中，选择一些性能分布均匀的材料，保障在机械设计的加工、生产等环节中能够对材料进行高效的作业。

1.2选择合金钢与碳素钢材料

在机械设计过程中，碳素钢是一种比较常用的材料，因为碳素钢的价格比较经济，加工的工艺性稳定因而被广泛运用。但是碳素钢也存在一定的缺点，即韧性和强度比较差，中等以上形状的材料不能被完全淬透，这在一定程度上影响了对碳素钢的使用。因此，为了改进碳素钢的功能，可以在碳素钢中加入合金，进而形成一种新的材料，即合金钢。机械设计中合金钢的淬透性、韧性、强度得到了很大的提高，并且由于合金的加入也提高了合金钢的耐磨性。然而与碳素钢材料相比，合金钢材料的淬透性、韧性、强度等都有所提高，但是只有在零件的横截面较大、材料外载荷应力较大以及需要对材料进行淬透的情况下才能够使用合金钢，而其他情况一般应当选择碳素钢。

1.3选择可回收和能够循环利用的材料

在机械制造领域内，金属材料的种类非常多，钢材就有100多种。然而在机械设计中，由于不同种类的材料都堆放在了一起，很难对材料进行分类，进而加大了回收利用的难度。因此机械设计的材料选择过程中，为了便于循环利用，可以选择一些单一的合金系制作零部件，因为合金系的构成元件比较少，对环境的压力也较小，所以能有效提高对合金的回收和循环利用效率。

2.机械设计中材料的运用

机械设计中材料的运用是选材工作的拓展，对整个设计工作产生重要的影响。机械设计中材料的选择通常比较重要，但是材料应用的经济性和环保性对于机械设计工作也十分重要。所以在保证选材质量的基础上，材料运用应当能够实现环保性、实用性以及经济性的统一。

2.1材料运用的经济性与实用性相统一

材料运用的经济性与实用性统一是机械设计中必须首先要考虑的问题。在材料运用的过程中应当注意两个方面的内容：一是在机械设计中材料的运用应以零部件的加工工艺为标准。机械加工中不同的加工技术，如切削工艺、铸造工艺、焊机工艺以及热处理工艺等技术对于材料的运用要求是不同的。切削工艺要求材料的应用应当符合切削作业的可操作性特征；铸造工艺要求材料的应用应当向高吸气、高收缩、高流动方向转变；焊接工艺要求材料的应用必须要体现出冷镦性和冲压性的特点；而热处理工艺则要求材料的应用应当符合氧化脱碳性、敏感性、淬透性等特征。二是强调材料应用中的经济性。机械设计过程中，在保障各零部件材料都能够符合各种加工工艺要求的前提下，应当合理地对机械材料的加工成本进行控制，然而为了实现材料应用的经济性，可以根据机械设计企业的自身发展水平，最大限度地对加工工艺和零部件的生产方式进行合理的控制。

2.2材料运用的节能性和环保性的统一

机械设计中材料应用的节能性与环保性是促进生态经济建设的重要方式，是实现机械设计可持续发展的重要环节。因此，在机械设计过程中应努力确保材料运用的节能性和环保性的相统一，推动机械设计健康、可持续的发展。例如，在机械设计铸造工件环节，铸造设计阶段百分之五的成本决定着百分之八十的铸造工件的生产成本。所以在机械设计过程中，节能环保的材料运用，不仅能降低能源的消耗，节约生产成本，而且还能够最大限度地符合机械设计中材料应用的环保性要求。

3.结语

机械设计中材料的选择和运用是整个机械设计中的核心，对提高机械设计的水平，保障机械产品的质量以及推动整个机械设计行业的发展具有十分重要的意义。因此，在机械设计中首先应当选择符合设计要求的材料，然后对材料进行科学合理的运用，实现节能、环保、经济的相统一，进而全面促进我国机械设计行业的可持续发展。 [科]

【参考文献】

[1]赵忠国.机械设计中的材料的选择和应用[J].科技风，2011.

[2]薛丽娜.化工机械设计中材料的选择与运用[J].技术市场，2012.