机械设计中材料的选择和应用

车明浪 史兆伟

（兰州资源环境职业技术学院，兰州 730021）

机械设计中材料的选择和应用

车明浪 史兆伟

（兰州资源环境职业技术学院，兰州 730021）

在机械设计中，材料的选择尤为重要，它几乎关系着整个机械行业的发展，是机械设计的基础。因此，机械设计行业及其他相关行业的人士，要高度重视材料的选用。随着经济的发展及社会的进步，机械设计的材料选择应用已成为本行业人员普遍关注的问题，在材料选择的过程中，既要使选择的材料满足机械设计要求，又要保证其具备环保节能的要求。因此，对材料的选用进行分析和研究意义深远。

机械设计 材料选择 应用要点

随着城市化建设的不断加快，机械越来越被人们重视。可以说，机械已经成为城市建设的重要力量。而机械材料的选择和应用是机械设计的基础，对机械行业的发展起着至关重要的作用。在机械行业未来的发展中，材料的选择和应用将成为影响我国经济效益的重要因素之一。

1 机械设计中材料选择的重要性

近年来，我国国民经济不断发展，工业体系越来越完善，为机械行业的发展带来了机遇和挑战。随着我国城市化发展越来越快，对机械设计中的材料需求越来越多，在一定程度上导致机设计中的原材料变得紧缺，使供求矛盾越来越突出。机械材料是机械生产的基础，企业拥有足够的材料是其发展的前提条件。但因为社会发展的需要，使机械材料处于一个被争抢的状态，导致材料选择的实践空间逐渐被压缩[1]。对这种情况，进行机械设计的材料选择和应用研究极为必要。在对其进行选择和应用的过程中，一定要注重适应性、可持续发展性及经济性等，使有限的机械材料资源能得到充分利用。机械行业的相关人员要做好机械设计的材料选择和应用工作，从而为机械行业的发展做出贡献。

2 机械设计中材料的选择和应用

2.1 使用型材料的选择

在选择机械材料时，材料的使用性是一个必须要考虑的因素，同时，它也是保障材料性能和质量的根本性因素。在机械设计中，不同的零部件对材料有不同的需求。例如，有些零件需要强度较高的材料，有些零件需要耐磨性能较好的材料，还有一些零件需要外表较为美观的材料[2]。因此，在机械设计中对材料进行选择时，首先要了解清楚各个零部件对材料的需求，并在此基础上，根据其要求，选择使用性能较高的材料。

2.2 碳素钢与合金钢的选择

在机械设计的材料中，碳素钢是当今使用最为广泛的一种材料。这种材料的加工工艺虽然较好，价钱也不高，但在使用范围上，对机械设计有一定的限制。因为其韧性不好，强度也较差，因此，不能在中等形状以上的零件中使用。相关人士为了解决这一缺点，在其中加入适当的合金元素，形成一种合金钢，这在一定程度上提高了材料的韧性和强度，起到增加淬透性的作用，同时，还增加了材料的耐磨性[3]。一般情况下，为了防止零件产生淬火裂纹，避免零件变形或在荷载应力较大，需要对合金钢进行选择。这能在一定程度上避免浪费资源，而且还能使零部件在一些特殊情况下得到保障。

2.3 选择对人体无害的材料

在机械设计中，一些机械材料本身就带有对人体有害的物质，人们如果长期使用这些材料，会对身体造成一定损害。例如，以离子状态存在的Cr+6就是对人体危害最为严重的一种元素，还有As、Ni等元素。这些物质不仅对人体有害，而且对自然环境，如水源、土壤等，都会产生巨大损害。因此，要慎重选择这些材料，避免因选择不当而对人体造成伤害。

2.4 载荷类型材料的选择和应用

在进行机械设计的过程中，常常会出现材料不能使用的现象，这主要是因为所选材料在外在荷载上的能力较差。另外，一些机械在发挥功能的过程中，常常会在机械运行良好的状态下，出现突然失效的情况，导致该现象产生的原因是材料的荷载问题。因此，在选择机械材料时，对材料的荷载能力要进行认真估算，进一步完善材料的选择和应用。

2.5 低消耗材料的选择和应用

在机械设备的选择和应用过程中，为了保证机械行业的可持续发展，要尽量挑选具备节能环保性能的材料。应用材料的过程中，尽量不用热处理技术对材料进行处理，以保障材料的使用性能和使用寿命，避免环境污染[3]。因此，在对机械进行设计时，在材料处理方面，可在热轧和冷轧的情况下，选择能充分发挥性能的材料。另外，如果在对材料进行处理时，不能避免热处理，要尽量选择热处理工序少的材料。在选择机械材料时，可以选择低消耗的材料，从而保障机械行业的可持续发展。

3 机械设计中材料应用工作的注意要点

3.1 适用性和经济性相统一

经济性及适用性是当今机械设计在材料选择上的重要内容。对于这项工作，其相关人员要将材料的制造工艺作为材料选择的参照标准。不同的机械设计材料，具有不同的技术要求，如铸造、焊接、切削等方面均需要不同的制造工艺。因此，在使用不同材料时，要充分发挥其不同的性能，使其具备使用性。另外，要在能保证零部件具备的性能的基础上，对材料进行控制，使其经济性能发挥到最大。

3.2 环保性与节能性相结合

我国制定的可持续发展战略，主要是要求各个企业在生产和运营过程中能做到节能、环保。因此，每个企业都应遵循这项基本原则，切实贯彻这项基本战略方针。在机械设计的材料选择和应用过程中，存在着很多不可再生能源，如果过分消耗这些材料，会为机械设计的材料使用埋下隐患。因此，应坚持节能环保的原则，对材料进行选择和应用，选择能耗小的环保材料。

4 结语

有关专家认为，在机械设备的材料选择上，我们不仅要注意零部件的合理性，同时还要注意零部件间的性能、配合性及切合性。如何做好机械设备中的材料选择和应用工作，是机械设计工作的一个重要内容。

[1]王永强，陶亚楠，刘青.机械设计中的材料的选择和应用探析[J].科技创新导报，2012，（20）：74.

[2]周旭妮，周阳.机械设计中的材料选择和应用探讨[J].硅谷，2015，（2）：146-147.

[3]池占山.机械设计中的材料选择及应用探讨[J].中国高新技术企业，2015，（21）：17-18.

Selection and Application of Materials in Mechanical Design

CHE Minglang,SHI Zhaowei
(Lanzhou Resources a nd Environment Voc-Tech College,Lanzhou 730021)

In mechanical des ign, material s election is very important, it is almost related to the developm ent of the whole machinery industry, is the basis of mechanical design. Therefore, the mechanical des ign industry and other related indus tries, to attach great importance to the sel ection of materials. With the development of economy and the progress of the society, the material selection and application of mechanical design has become a common concern of the indus try. In the proces s of material selection, it is not only to meet the mechanical design requirements, but also to ensure tha t it has the envi ronmental protection and energy saving. Therefore, it is of great s ignificance to analyz e and study the selection of materials.

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