浅谈机械设计中材料的选择和应用

【摘要】当前，我国经济不断发展，在机械设计方面的要求也在逐渐提升，对于机械设计来说，材料选择以及应用是非常重要的环节，是行业关注的一个重点。机械材料不但需要有耐磨以及抗用与抗腐蚀性的特点，同时还要具有环保性和经济性。本文首先对材料选择与应用的重要意义进行分析，然后从材料选择与材料应用两个方面进行了详细阐述。

【关键词】机械设计；材料；选择；使用

机械是我国城市建设的一个重要力量，对于机械设计来说，材料选择与应用是其重要的基础工作，直接影响了机械行业相关发展，在未来，材料选择和应用工作甚至会成为对我国社会效益以及经济效益造成影响的重要因素，因此，需要对其进行深入分析和研究。

一、重要性分析

从当前情况看，在我国工业发展过程之中，很多机械设备得到了广泛的应用。由于我国经济的不断发展，机械设备相关需求量不断增加，使得机械材料短缺。但是对于机械设备来说，材料是不可少的，是对机械行业发展造成影响的一个重要因素。面对这种情况，在对机械进行设计的时候，需要科学选择机械材料，并对其进行应用[1]。对于机械设计来说，不但需要对材料选择的实用性问题进行关注，同时还要从环境保护以及经济性等方面对材料进行选择与应用。所以对机械设计来说，材料选择与应用也就成为这一行业不断研究的重要基础问题。只有对材料选择与应用的重要性进行正确认识，才能够做好这项工作，保证机械设计这一行业不断健康发展。

二、选择与应用

（一）材料选择

对于机械设计来说，材料选择是其中一个关键内容，材料选择的质量对机械设计整体质量有着直接的影响，为了科学选择机械材料，必须要保证材料能够满足机械中的零部件运行之中的机械性能以及物理性能和化学性能具体要求。同时，还要对机械生产和加工的经济性以及可操作性和安全性等加以关注。总之，在对机械材料进行选择的时候，需要从以下几个方面入手：

1.关于荷载类型。通过机械设计的实践可以了解到，很多零件之所以失效，其主要原因就是材料外荷载因素，但是机械零部件本身具有很多的应用性能，可以对其失效问题进行抑制，外荷载性能和零部件这种能够抑制失效的性能存在的矛盾，就意味着在对机械材料进行选择的时候，需要将材料荷载性能和具体的应力大小作为评价的指标。首先，如果在外荷载作用力的影响下，导致机械零部件出现弯曲以及扭转的情况，那么这个时候的最大应力一般在表层之中。也就是说，材料表层的具体性能可以决定对零部件实效的抑制。如果在对机械设计材料进行选择的时候，这些材料要承担这些荷载，需要利用中碳钢调质以及低碳钢渗碳等方式开展加工作业。其次，对仅仅需要承担拉伸以及剪切和压缩应力的那一部分零部件，外荷载作用力就会沿着零部件相关横截面分布，呈现出均匀性。因此，在对机械进行设计的时候，选择的材料各部分性能分布要具有均匀性，从而保证在后续加工以及生产的过程中可以高效完成[2]。

2.关于碳素钢以及合金钢。从当前的机械材料市场来看，因为加工性能以及操作性能比较好，且成本具有一定的优势，碳素钢被广泛应用。但是，在机械设计使用这种材料的时候，面临着一个问题。利用这种材料制作的零部件强度和人性比较低，无法对其开展热处理加工以及淬透等作业，这样在选择材料的时候使得这种材料受到了很多的制约。将合金元素按照一定比例加入到碳素钢之中，可以形成合金钢，这种材料的强度以及韧性都有提升，利用合金钢制作的零部件具有耐腐蚀以及耐磨损和耐高温的性能。合金钢材料在各个方面的性能都比碳素钢要有一定的提升，可是只需要在外荷载作用力比较大或者是零件有效截面比较大同时还要对其开展淬透作业的时候利用合金钢，而在别的情况下，则需要利用碳素钢。

（二）材料应用

材料应用是材料选择的一个延伸，对于机械设计的作用非常重要。材料选择的质量是很重要的，而材料应用工作也同样需要对其进行重视，需要在保证材料合理选择的基础上对材料加以应用，以可持续发展的重要思想作为指导，保证其环保性和节能性，同时还要确保其实用性与经济性。这是当前机械设计过程中需要重点关注的一个课题，同时还是机械行业不断发展的重要选择。

1.在应用的过程中要坚持可持续发展的原则。在对机械材料进行应用的时候，相关企业需要坚持可持续发展的原则，确保机械设计的良好效果，实现资源节约以及整合设计等目的，挖掘材料潜力，确保机械设计发展的全面性以及稳定性。另外，这与我国的发展战略也是一致的，和我国经济发展观以及现代化建设的相关观念是相符的。

2.在对材料进行应用的时候需要具有环保性以及节能性。对于机械设计来说，在对机械材料进行应用的过程中，需要把环保性以及节能性当做生态经济对于机械设计的重要要求，需要对其加以重视。在经济和社会不断发展的过程中，消耗各种不能够再生的材料，会对机械材料的应用造成一定的隐患，所以，在对机械材料进行应用的时候，需要确保环保性以及节能性。比如，在铸件环节，应用机械材料。铸件设计这一阶段大约5%的成本对铸件生产成本的80%起到决定性的作用。因此，在对材料进行应用的时候，需要对节能环保加以重视，这样不但能够节约材料与成本，降低能源消耗，同时，创新空间的广泛性可以满足材料应用过程中对环保性的相关要求。

3.在对材料进行应用的时候需要具有实用性以及经济性。对于机械设计来说，在对机械材料进行应用的时候，必须要重视其实用性以及经济性。在对机械材料进行应用时，需要科学设计零件相关制造工艺，对于铸造工艺、焊接工艺、粘结固化工艺以及锻造工艺还有热处理工艺和切削工艺等方面来说，它们对于机械材料应用有着各自的要求，对于铸造工艺来说，它要求材料具备收缩性以及偏折性还有吸气性和流动性等，对于焊接工艺来说，它要求材料对于焊接接头具有一定的使用性能要求和敏感性，对于粘结固化工艺来说，它要求材料具有一定的粘结固化性，对于锻造工艺来说，它要求材料具备锻造之后能够冷却以及可锻性还有冷镦性和冲压性等特点，对于热处理工艺来说，它要求材料具备回火脆性以及过热敏感性还有淬透性和氧化脱碳倾向等特点，对于切削工艺来说，它要求材料能够被切削加工。材料必须要能够满足这些工艺的具体要求，才能够对其进行加工，成为机械上的各种零部件，并将其作为基础，将质量较好的机械设备制作出来[3]。另外，在对机械材料进行应用的过程中，还要对经济性这一方面进行考虑。材料具备实用性的同时，还要具备价格比较低以及各项成本比较低和比较容易获得的特点，要对材料自己的成本以及加工成本在还有再生利用率与使用中的经济性等方面进行考虑。必须要保证材料应用具有实用性与经济性，这样才能够保证机械设计的良好质量，促进机械行业不断健康发展。

结 语

综上所述，对于机械设计来说，材料选择以及应用是非常重要的基础环节，在机械设计中的地位也逐渐提升。在选择材料时，需要保证其科学性以及优化性，对行业实际发展状况加以分析，明确材料选择与应用的地位，满足机械设计的相关生产标准，在应用的过程中始终坚持可持续发展的重要理念，确保其实用性和经济性、节能性和环保性，确保制作出来的机械设备的良好质量，推动机械行业稳定发展。

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，（17）：58.

[2]施卫.机械设计中的材料的选择和应用[J].黑龙江科技信息，2014，（33）：3.

[3]黄梦奇，王婧.浅谈机械设计中材料的选择和应用[J].机电信息，2012，（06）：133-134.