機械設計中的材料的選擇和應用

董曉東

摘 要：在機械設計中，材料的選擇關乎行業的發展，是機械設計行業的重要基礎。因此在機械設計和相關行業中要尤其重視材料的選擇。文章介紹了機械設計中材料的選擇和應用的意義，闡述了當前對機械設計材料選擇和應用的要求，并提出相關注意事項，為機械設計提供一定的理論參考。

關鍵詞：機械設計；材料選擇；材料應用；實用性

引言

隨著我國城市化進程不斷加快，機械行業作為我國城市建設的中堅力量，其發展水平受到很多人的關注。機械設計中材料的選擇和應用是保證機械設計質量的前提，對機械設計中材料的選擇和應用的討論已經成為當前機械領域研究的熱點。在我國未來的發展過程中，機械設計中的材料選擇會對我國的經濟效益以及社會效益產生較大的影響，進一步研究機械設計中材料選擇和應用問題，對于機械行業的發展有著重要的作用。

1 機械設計中材料的選擇和應用意義

隨著機械設備需求量的不斷增加以及機械設備使用概率的不斷提升，使得人們對機械設備質量和功能的要求也越來越高，因此做好機械設計工作對于機械設備企業來說具有十分重要的意義。其中材料是構成機械設備的最基本元素，材料選擇是否科學、應用是否合理將對機械設計的質量造成巨大影響，因此在機械設計中一定要做好材料的選擇與應用工作，一方面確保所用到的材料具備適用性和實用性，另一方面還要盡量考慮經濟性和環保性等方面，以使機械設計行業實現可持續的發展[1]。

進行機械設計選材時，要充分重視材料選擇的合理性，要利用好每一份的機械設計原材料，要對機械設計的結構和功能進行綜合性的評價，同時要結合現代材料資源的現狀，合理選擇機械設計材料，從而實現機械工程的應用性發展，這也使得機械設計時材料選擇和應用過程當中所重視的每個要素成為將來實現機械工程可持續性發展的一個關鍵。

2 機械設計材料選擇和應用的要求

2.1 對材料載荷水平的選擇

機械設計中對于材料荷載水平的選擇是很重要的，這是因為在機械設計的過程中一些材料由于荷載水平較低的原因可能會導致出現后期抑制失效的情況，使得機械零件不能發揮出應有的作用，因此在機械設計過程中應當首先對擬用到的材料進行載荷水平方面的評估，優選載荷水平較高的材料，并在有需要的情況下對材料進行后期處理，以使材料的荷載水平得到進一步的提高，例如對低碳鋼進行滲碳以及對中碳鋼調質等。

2.2 盡量選擇低耗能和低污染材料

這里包括材料本身生產過程中的低耗能和低污染以及材料在加工應用的工藝過程中的低能耗和低污染兩個方面，對于前者來說，選擇環保型材料作為原材料是一個理想的選擇，而對于后者來說，即便材料本身具有低能耗和低污染的特點[2]。但在加工過程中可能會由于工藝的原因產生過多的能耗和污染物，因此一定要做到以下兩個方面的要求，第一是要盡量選擇不經熱處理工藝即可達到使用要求的材料，第二是在無法避免熱處理工藝的情況下，應當選擇熱處理程序較少的材料。

2.3 使用性材料的選擇

在選擇機械材料時，材料的使用性是一個必須要考慮的因素，同時，它也是保障材料性能和質量的根本性因素。在機械設計中，不同的零部件對材料有不同的需求。例如，有些零件需要強度較高的材料，有些零件需要耐磨性能較好的材料，還有一些零件需要外表較為美觀的材料。因此，在機械設計中對材料進行選擇時，首先要了解清楚各個零部件對材料的需求，并在此基礎上，根據其要求，選擇使用性能較高的材料。

2.4 選擇對人體無害的材料

在械設計中，一些機械材料本身就帶有對人體有害的物質，人們如果長期使用這些材料，會對身體造成一定損害?？赡軙墟?、鉛、六價鉻、砷等元素，這些元素往往都會對人體健康產生不利的影響，即便在加工過程中做好防護措施，使得加工過程對人體不產生有害影響，也會由于其隨著廢棄物排放到外界環境中，在污染環境的同時，在生物體內完成積累，從而對人體產生間接影響，因此實際工作中要謹慎選擇。

2.5 優先選擇可循環利用性好的材料

在機械設計的過程當中所選用的材料很多都是金屬的，而不同的零件由于使用要求不同，其使用的金屬材料的種類也會有所不同，有時為了實現材料的某種性能要求，還會將很多種類的金屬混合在一起形成合金材料，再加以使用，這樣做雖然能實現機械材料的使用要求，但一旦機械報廢，就會增加這些金屬材料的回收難度，也會進一步增加回收的成本。所以為了是吸納廢物的資源化，在機械設計的過程當中要充分考慮所選材料的可循環利用性，例如，在金屬材料的選擇方面要選用那些單一的合金材料，而且要優先選擇合成金屬種類少的合金材料。

3 機械設計中材料的選擇和應用需要注意的問題

3.1 注重選材的經濟性與適用性

在進行機械設計的材料選擇和應用時最為關心的就是材料的經濟性和適用性。機械設計人員要綜合分析機械設計過程當中所涉及到的生產工藝、焊接工藝、裝配工藝以及鑄造工藝等，同時要結合實際的設計要求來選擇那些高質量而低價值的經濟適用性的原材料，進而在最大程度上利用材料的使用價值，有效保證機械設計所使用的材料的設計要求，使其在機械設計過程當中發揮最大效用。例如，在機械鑄造工藝當中，要充分保證機械材料的流動性、收縮性、吸氣性以及偏析性；在焊接工藝當中，要充分保證材料的敏感性和適用性；在鍛造工藝當中，要充分保證材料的冷鐓性、沖壓性、鍛后冷卻性以及可鍛性[3]。機械材料的不同性能使得在進行機械設計的工藝時可以選擇各種不同的材料，只要滿足基本的工藝需求，了解各種工藝所需材料的不同性能，就能實現機械設計的材料的合理化選擇。在滿足機械設計材料的適用性之后，要分解實際工程預算充分考慮設計材料的經濟性，不但要滿足材料的質量要求，還要實現經濟性的材料選擇。對于那些可以循環利用的原材料，要充分利用其可循環性，在機械設計過程當中要加以循環利用，有效減小資源的消耗，降低機械設計成本，從而提高經濟效益。

3.2 對材料的選擇和應用要重視節能環保

在進行機械設計材料的選擇和應用過程中，要充分重視材料的節能和環保特點，這也是時代的要求。在過去的幾十年中，我國的經濟發展取得了舉世矚目的成就，然而不可忽視的一點是，我國經濟的迅猛發展是以耗費大量的一次能源、資源和破壞環境作為代價的，由此帶來的負面影響已經在近幾年顯現出來，當前，我國國境內不可再生資源已經面臨枯竭的局面，同時環境的污染以及由此帶來的災害性天氣嚴重危害著人類賴以生存的生態環境，因此在機械設計過程中要將節能和環保的理念貫穿其中，走節能環保的發展道路，不僅為當代，也為后代謀利益。

3.3 選材的可持續發展

在機械設計的選材過程當中要始終遵循我國的可持續性發展戰略，要充分重視機械設計的可持續發展。機械設計人員要基于設計需求，充分發掘所選材料的潛力并結合材料的不同特性使其發揮最大化的作用，并有針對性地實現設計應用。

4 結語

總之，機械設計中的材料的選擇和應用要綜合多方面因素加以分析考慮，既要保證機械設計滿足相關的標準和規范的規定以及使用要求，又要使其順應時代發展的要求，并實現材料的環保性、節能性以及經濟性等要求，從而實現機械設計行業又快又好的發展。

參考文獻

[1] 周玉豐，張帆.機械設計中材料的選擇和應用分析[J].河北農機，2014（12）：49-49.

[2] 呂玉磊.機械設計中的材料的選擇和應用分析[J].江西建材，2015（22）：259-260.

[3] 韋佑銀，謝非.機械設計中的材料的選擇和應用[J].文摘版：工程技術，2015（25）：260-260.