机械设计中的材料选择探析

　　随着我国国民经济的快速发展，城市化进程的不断推进，机械行业也取得了优异的成就，为了日后的又好又快的发展，机械行业很有必要认清形势，对工作中的问题进行不断的改进，使每一个环节够能够达到时代发展的要求。而机械设计中的材料的选择和实践是整个机械行业中的最关键的组成部分，将直接影响着机械产品的质量乃至整个行业的发展。我国的科学发展观对机械设计中材料的选择和实践是提出过明确的要求的，使行业不仅要重视本行业的经济发展，还要实现机械设计与经济及环境保护的可持续发展。因此，面对新问题、新要求，机械行业很有必要加强提升和改进对材料的选择和实践。

　　1 机械设计中的材料的选择和实践的重要意义

　　随着我国国民经济的快速发展，现代化的工业体系得到了不断的完善，这为机械设计与加工行业提供了发展机遇的同时也到来了无法避免的挑战。随着工业化进程的不断加快，导致市场对机械设计中的材料需求越来越大，使实际拥有的原材料越来越稀缺，两者之间的矛盾越来越凸显。材料是机械设计与加工行业最基础的元素，拥有足够的材料供应是机械设计行业得以发展的前提。然而，由于社会发展的各种需求，导致机械材料被一再争抢，材料德行选择和实践空间被一再的压缩。基于这种局面，很有必要加强对机械设计中的材料的选择工作力度，应该坚持适用性、经济性、可持续发展和绿色环保，使有限的资源得到充分的利用，做好机械设计中的材料的选择和实践工作，为机械设计行业的可持续发展做出应有的贡献。

　　2 机械设计中的材料的选择

　　材料是机械设计的最基本的元素，材料选择得是否合理会对零件的质量和企业的成为造成直接的影响，因此对于机械设计中的材料的选择是在整个机械零件的设计与制造过程中的十分关键的一个环节，需要被投入足够的重视。在当前阶段，我国大多数企业在对机械设计中的材料进行选择时，通常都是依靠以往的经验，参照相同或相似零件进行选择。这样的选材方式存在严重的弊端，如果没有可以参照的先例的话，就会选择一种相对万能的材料作为参照，这样一来很容易出现问题。所以，需要对机械设计中的材料进行详细的分析，选出最适合的选择方式。

　　2.1 坚持使用性的要求

　　材料的使用性是进行材料选择时需要首要考虑的因素，也是使材料的性能和质量得到保障的根本因素。不同的零件对材料的要求不同，有些零件要求材料具有较高的强度，有些要求材料具有较好的耐磨性，而有些零件会更加侧重于材料的外观。所以在进行机械设计中的材料选择时，需要事先搞清楚各个零件的具体要求，在此基础上采取不同的材料选择策略，严格按照零件使用性能的要求，选择真正适合的使用性高的机械材料。

　　2.2 材料载荷类型的选择

　　通过大量的实验研究，可以得出这样一个结论：机械材料的外载荷性能是导致大部分零件失效的主要原因，但是机械零件的应用性能可以有效抑制这种问题的发生。针对外载荷性能与抑制失效问题能力之间的矛盾，我们可以在对机械设计中的材料进行选择时将材料的荷载性能作为选择的标准。材料的载荷性能可以归纳为以下几个方面：第一，当机械材料零部件受到外载荷力的影响时会发生扭转或者弯曲的现象，此时，在材料的表层会有大部分应力聚集，因此可以看出，材料表层的性能对材料零部件的实效性的限制效果起着直接的决定性作用。

　　所以在对材料进行选择时，如果所选的材料要承受这种载荷力的话，那么可以选择低碳钢渗碳或者中碳钢调质的方式加工材料，再在材料表层采取淬火和低温回火或者高频淬的加工方式，经过加工后的材料就可以具备将强的综合机械性能，具有符合要求的硬度。第二，对于那些只受压缩能力或者拉伸能力的材料零件，因为外载荷作用力会在整个零部件的横截面分布，因此在进行材料选择时就可以选择那些性能分布更加均匀的材料。因为高碳钢材料较脆，在受到冲击载荷作用力容易发生断裂，因此，不能选择这种材料作为承受拉伸和压缩力的材料。

　　2.3 碳素钢与合金钢的选择

　　碳素钢是目前被使用最多的机械材料，虽然这种材料的加工工艺好，价钱也便宜，但是却在一定程度上制约了使用范围，它的韧性和强度较差，不能整体的淬透中等形状以上的零件。

　　为了改善碳素钢的这一缺点，可以在其中加入适量的合金元素，形成合金钢，这种新材料可以起到提高韧性和强度，增加淬透性的作用，另外，还能够增加材料的耐磨性。合金钢一般在外载的应力较大、情况较复杂或者为了防止产生淬火裂纹、避免变形时才会被选择使用，这样做一方面是为了减少资源的浪费，另一方面也是为了使零部件的质量在特殊情况下也能得到保障。

　　2.4 选择加工过程中污染和能源消耗程度较低的材料

　　第一，要尽量减少或者不用热处理的材料。热处理的工艺会对机械零件的性能和使用寿命起到决定性的作用，但是却会造成环境的污染和能源的浪费。所以，在对材料进行选择，要尽量去选择那些在冷拔、热轧状态下就可以达到性能要求的材料。第二，要选择那些热处理工序少的材料。当没有其他材料可供选择时，就要选择那些相对来说热处理工序少的材料，例如低碳马氏钢、低淬透性钢，这些材料的使用性能完全可以达到要求，而且还能有效降低成本，减少环境污染和能源消耗。

　　2.5 选择对人体无害的材料

　　有些机械材料本身是带有一些对人体有害的元素的，人们与这些材料的长时间接触很有可能会受到侵害。以离子状态存在的 Cr+6 是对人体危害最大的元素，除此之外还有As、Ni 等，这些元素不仅会对人体造成伤害，还会污染水源、土壤甚至整个生态造成破坏。因此对于这些材料在进行选择时要格外慎重，避免选材不当造成的人体伤害。

　　3 结语

　　机械行业对于整个国民经济的发展来讲起着十分重要的作用，随着时代的发展，社会对机械行业的要求也越来越高，而材料的选择和实践是整个机械设计工作中的关键，需要加以全面的考虑，不仅要注重材料的适用性、经济性，还要注重环保性，以促进机械设计行业的可持续发展。

　　参考文献：

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