机械设计中金属材料的选择及应用探讨

陈飞

（石油工业机械产品质量监督检验站，黑龙江 大庆 163000）

我国城市化的建设一直延续至今，在这个过程中，机械设计行业占据着越来越重要的地位，它推动了我国经济的发展，让我们的城市变得更加繁荣。因此，在金属材料的选择方面，要保证金属材料的质量，把好质量的金属材料运用到机械设计中，能够促进我国机械行业快速、健康地发展。我们要用科学合理的方式进行材料的选取，能够合理的利用不同材质的材料，这样能够发挥出材料的作用。

1 机械设计中选择材料的意义及重要性

我国是一个科技大国，在此条件下，我国科技方面的机械设计也在不断地完善，这对那些制造的产业来说，既是机遇又是挑战。随着市场需求量的增高，我国的机械制造行业能够在各个地方发挥出它的用处，有了好的金属材料，建筑才有质量保障，这不仅是对自己负责，也是对广大人民的保障。科技就像一把双刃剑，有利也有弊，我们要正视弊端并解决问题，比如，由于市场的需要机械制造的企业也紧跟着需要加大生产目标，这样就会产生原材料短缺的现象，对于这一问题的出现，我们应及时找出解决方案，提高机械设计材料的质量，发挥它的性能，延长机械产品的寿命。

2 选择金属材料的基本原则

2.1 材料的经济环保性能

金山银山都不如绿水青山，每个行业选择材料都要经济环保、绿色健康的材料，我们要保持一个良好的生态环境。在材料的选择上，要部分考虑各种因素，比如，在进行一项工作时，要对自己所需的材料有一个估算，只有对所需的材料有一个大致的了解后，这样就不会在工作的时候产生不够用的现象，也避免了那些铺张浪费的可耻行为。此外，还有选择材料加工的难易程度、要注意材料价格的高低等，机械制造企业要选择那些性价比比较高的材料，因为这样能够在保证质量的前提下缩减成本，能够为企业带来更多的利润。

2.2 金属材料的选择需要考虑零件的工作环境

我们都知道，机械的设计是一个非常烦琐的过程，它由一些细小的零部件组成，但凡有一个极小的部位有错误，那么，它便不能正常地进行工作，然而，这些零部件就是由金属材料加工而成的，那些细小的零件可不容小觑，机械设计加工是否可靠，还要看这些零部件的工作环境，当这些小零件工作有温度的环境中，那么，金属材料便会产生热胀冷缩的现象，如果一直在高温的环境下使用这些零部件，严重时会引起机械零部件体积的膨胀，其他零件也会因此受到一些影响，如果没有注意这些方面只用了这些零部件，由于质量没有保证，反而会影响机械的使用安全，这样更影响整个工作的进程；如果这些小零件工作在有湿度的环境中，那么，它的体积就会收缩，那么，这些用于紧固的螺栓就会变得松弛，由于不牢固，在那些机器运行的过程中就可能会产生螺栓脱落的现象，那么，工作人员的人身安全便不能够得到保障，也会造成由于其他机械不能正常完成工作而导致其他零件也会受损，这样便会得不偿失。所以，我们要掌握好方法避免造成零部件的膨胀和收缩的现象，要选择那些膨胀系数比较小的零件，还要选择那些不易氧化，抗腐蚀性好的材料，这样安全系数比较高，才能保障机械设计的使用要求。

2.3 金属材料的选择要考虑耐久性和经济性

机械的设计要注意两点，机械设计的耐久性是第一个注意事项，要想使机械的寿命足够长，就要保证机械设计后的耐久性，要想有耐久性，就要保证金属材料能够有很长的使用年限，这样也为机械设计 的发展前景提供了良好的条件；机械设计的经济性是第二个注意事项，所谓机械设计的经济性，就是在使用机械的时候安全和使用功能都能够得到保障，这样也可以大大降低了机械建造的成本，在对那些材料的选择上多下功夫，所以，与那些需求量大的金属材料进行对比，选出物美价廉的金属材料，既能降低加工成本，又能降低制造成本，真可谓是两全其美啊！

2.4 选择可再生、可回收材料

在选材的方法上也是有一定讲究的，选取那种可以再回收、可再利用的材料，进行二次利用的目的不仅仅是在经济上能缩小成本，也在很大程度上保护了我们的生态环境，不能因为我们的生产而对我们的环境造成了白色污染，在使用的时候，要注意对材料进行分类，在工作前分类有利于我们工作的正常进行，提升我们的工作效率，在工作后分类是为了工业垃圾有一个归类，方便回收，我们要坚持可持续发展的理念，用正规的方法减少废气废水的排放，对工业废料进行处理后再进行排放，这样我们的家园会变得更加美好。

3 机械设计中应用的技术手段

3.1 调制工艺以及有关设计应用分析

传统的机械材料的加工处理的方式都比较单一，他们不能保证在加工后能够改变零件的重量和截面，这样会出现各种不良的现象，有的机械设备会出现体积较大，也有的机械设备验的重量比较大。要想处理这一现象，热处理的方法就是其中一个非常方便的方法，它能够提高材料的拉伸强度，在使用时就可以方便地运用到需要它的地方，这也增强了材料的可塑性，大大提高了零件的整体性能，也提高了整个工程运行的整体效率。但是，这个方法有一个弊端，那就是在进行热处理后，经过高温，机械产品的重量就会减少，进而在设计的时候零件的截面也会有所改变。这个方法虽然简单，使用的过程中也要注意一些内容：一要标明调制硬度的范围，在机械设计生产期间，对所有的零部件的要求都是非常严格的，因此在调制的时候，要在明显的地方标出材料的硬度范围，因为将它做了标注后能够方便之后的生产，不超出范围，可以正常地工作，一旦超出了范围，也可以及时发现，在生产的时候超出了标准范围，能及时发现它与生产条件的不符合，可以及时对此进行筛选，避免了不合格的现象。二要标明调制，在进行对机械材料的处理时，如果只是简单的热处理，那么，这个方法将是不二之选。比如，在进行调制技术的时候，以正回火的方式可使材料的硬度得到提高，这个方法会削弱材料的冲击力度，从而使材料的断裂率大大增加。三是材料要求要适应，在一项工作的进程中，无论是在材料的选择方面还是技能的使用方面，都要求适应，在机械设计过程中进行调制时，要按照标准的规范进行工作、进行选材，只有符合规定的要求，这项工作才能有条不紊地进行下去。

3.2 表面硬化技术以及选材

机械设计在进行材料选择后，都是需要进行加工，比如，有时候由于各种原因的存在，会使一些零件表面出现一层铁锈，在进行机械工程作业的时候，难免会造成一些不便之处，只有进行加工处理后，并除掉上面的铁锈，才可使表面的硬化现象得到处理，也可以提高零件的耐磨性和抗蚀性。在实际操作的时候，这种表面硬化的技术可以分为两种：渗碳技术和氮化技术。这两种技术不管是从处理方式还是从它们特点方面都有很大不同的差别。在操作的时候，第一步是将材料放到渗碳炉中进行锻造，目的是增加钢材的含碳量；第二步就是进行淬火的处理，目的是提高材料的硬度；第三步是运用低温回火的技术进行消除应力，目的是提高它的稳定性。渗透钢这个技术是整个工程中的主力，既然作为主力，那么，对它的要求是非常严格的，不要注意材料的使用量，不然会造成本的亏损，还要注意那些小零件的尺寸和芯部的深度。简单地说，渗碳程度的深度需要根据实际的需求量进行确定，那么，就要延长渗碳的时间；然而，在进行氮化处理的时候，45型号是氮化处理最常用的技术，它是在氮化炉中进行的。在氮化炉中进行处理的好处就是可以减少它的变形率，也可以省去后期加工的环节。要处理过的材料进行合理的选择，因为有些技术中对材料的硬度有要求，但是经过氮化处理的材料的硬度并不能都得到提高，所以在进行工作的时候也要留意一下这一点。

进行此技术的加工时，为了能够很好地避免材料受到损伤，要对材料进行一定的保护措施，等加工完成后再除去他们的保护城层，这种方法和调制技术相结合，既提高了材料的硬化层，又提高了技术的强度和耐磨性。

4 结语

综上所述，我们跟随着时代发展进行着我们的机械设计行业，与此同时，也要保护我们的生态环境。机械设计是一件非常烦琐的工作，它有着很多不同的种类，包括材料的性质和性能差别，这需要我们有一双慧眼去发现，并按照规定的标准去选择材料，遇到问题及时采取措施，在进行应用时，要保证材料的经济性和环保性，这样才能更符合现代化设计的要求，这样合理的机械设计，才能保证机械设计技术得到更好的发展。