機械設計中的材料的選擇和應用探析

摘 要:本文首先分析了在機械設計中重視材料選擇的意義，然后從環保角度以及技術要求角度來對此進行了分析和探討，技術方面主要包括了調質技術以及表面硬化技術。

關鍵詞:機械設計 材料選擇 應用探析

中圖分類號:TH12文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0074-01

在機械設計中對材料進行選擇以及應用已經成為一個備受關注的問題，因為機械行業目前正處于迅速發展中，同時改變經濟增長方式以及我國正在進行可持續發展的深入改革，所以說注重機械設計中材料的使用也是其中一個非常重要的環節。其中最核心的所在就是讓機械設計中材料的使用與環節保護協調進行。本文就對于機械設計中材料的選擇以及應用進行分析和探討。

1 在機械設計中注重材料選擇以及應用的意義分析

目前隨著我國經濟的迅速發展，對于資源的需求正在迅速增加，其中很多應用于機械設計的很多材料都已被大量開采，也有一些已經變成了稀缺的資源，再加上我國人口眾多很多資源盡管總量豐富但是人均卻排在世界末尾。同時因為社會發展出現了爭奪資源的現象，所以在機械設計中材料的選擇以及應用空間就被進一步的壓縮，在這種情況下我們就應該在機械設計的材料選擇方面更為注重綠色環保以及經濟性。充分的利用目前較為有限的資源來做好機械設計中材料選擇與應用的工作，就是目前機械行業發展的一個重要環節，也是值得去探討的關鍵點。

2 機械設計中材料選擇與應用的技術手段探析

2.1 調質工藝以及有關設計應用分析

目前來看最為常用的熱處理技術就是調質技術。大多數的零部件都是可以使用調質技術來進行處理的，其效果就是可以有效的提高所選材料的綜合性能，也就是可以通過調質技術來進行強度的拉伸以及屈服等。通過調質技術可以提高材料的拉伸強度以及屈服強度，通過提高屈強比以及沖擊力來讓材料更具備強度和塑性。通過強度以及沖擊強度的提高，就可以讓零部件在設計的時候使用更小的截面從而減小整個機械設備的重量，還可以減少部件所占的空間以及消耗。所以說在一些情況下注重調質技術的使用可以有效的減少機械空間。

在進行調質技術處理時要注意以下幾個要求:第一就是應該注明調質，如果只是注明進行熱處理的話，很多廠家可能會使用其他的處理技術，比如說正回火來達到其要求的硬度，但是正回火技術會讓材料的強度以及沖擊強度變得很低，在實際工作中就很可能會導致出現早期的斷裂現象。第二就是要注明調質的硬度范圍，這樣既方便了工廠的生產，同時硬度范圍過于窄的話就無法滿足實際生產中的需求。第三就是硬度和其要求的強度是要相適應的。在我國的國家標準以及國外標準中都有專門的對照表來進行參考。

2.2 表面硬化技術以及選材

在設計中還經常要對金屬的材料表面進行硬化技術處理，其作用就是可以提高耐磨性以及耐蝕性等，比較常用到的硬化技術就是滲碳技術以及氮化技術等。

滲碳技術就是在滲碳爐中，把鋼材在表面的碳含量增加到被允許的范圍之內進行淬火，讓其表面的硬度達到技術要求，然后再用低溫回火技術來消除應力以及穩定組織結構。滲碳技術使用的都是滲碳鋼，在設計時就可以根據具體的要求來，比如零部件的尺寸以及心部的強度等來進行材料的選擇以及深度的確定，要注意不應該過渡的使用材料否則就會增加生產的成本。一般來說有效的截面面積小于50毫米的話，就可以選擇20Cr;截面面積在50-150毫米并且重量小于50千克的話，就可以選擇20Crmnti。對于滲碳層度的深度來說要根據具體的實際需求來確定，這樣可以有效節約成本。增加層深就意味著要延長滲碳的時間。

2.3 氮化處理技術

一般來說任何鋼材都可以進行氮化技術的處理，但是最常用的氮化鋼是45型號.氮化技術是在氮化爐中進行的，所以其主要的優勢在于變形較小，在氮化之后就可以不再進行加工。氮化的硬度要根據材料的質量來確定，其中需要注意的就是在設計的時候應該盡可能使用整體氮化處理技術，因為氮化層本身來說只有好處沒有壞處，所以沒有必要進行二次處理來將其消除。在必要的時候可以使用局部氮化技術來做局部的保護，在氮化之后再去掉保護層。氮化處理技術的最大優勢在就在熱處理中變形較小并且硬化層較小，特別是用于和調質技術結合來使用，可以有效的提高技術的強度以及耐磨性。

3 機械設計中材料選擇以及應用的注意事項分析

3.1 實用性以及經濟性原則

在機械設計中材料的選擇以及應用上，應該注意實用性以及經濟性原則。在對機械設計中的材料選擇上，主要是針對機械的零部件進行合理的設計以及架構，其中鑄造技術以及焊接技術、鍛造技術、粘結固話技術等都是根據材料選擇的不同方面以及不同技術要求來進行的。鑄造技術主要是針對材料的收縮性以及吸氣性質來進行的，鍛造技術主要是針對材料有冷卻系以及冷鐓性的性質，焊接技術主要是針對材料有敏感性，粘結固化技術主要是針對材料有粘結固話性質。只有采取的技術可以滿足材料的這些性質才可以讓材料符合技術性要求。同時，對于機械設計中材料的選擇上還應該注意經濟性，也就是說針對材料的選擇在達到了技術性的要求之后還應該盡量的選擇價格較低的原材料。不僅本身成本較低，同時材料的加工成本等也應該較低。

3.2 要注重環保性

在對機械設計中材料選擇方面應該注意環保性，這也是非常重要的一個方面。目前隨著我國經濟快速發展以及社會進步，取得經濟建設的同時也對環境造成了很大影響，再加上我國資源本身較為緊張等原因，所以說在機械設計中更應該注意材料選擇上的環境保護問題。盡可能的選擇能耗較低、成本較低、污染較少以及效率較高的材料。根據統計，鑄件設計階段5%的成本卻可以對生產成本的80%產生影響。

4 貫徹可持續發展觀念

在機械設計中對材料的選擇等要貫徹可持續發展觀念，這樣可以讓材料的選擇與應用都達到最佳效果，同時可以有效的整合機械的設計以及材料的使用。

結語:從上文的論述可以看出，機械設計中材料的使用，主要可以從技術以及環保兩個角度來進行探討，對此應該給予更多的關注，讓我國機械行業更加健康的發展。

參考文獻

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