機械設計中材料的選擇和應用

車明浪 史兆偉

（蘭州資源環境職業技術學院，蘭州 730021）

機械設計中材料的選擇和應用

車明浪 史兆偉

（蘭州資源環境職業技術學院，蘭州 730021）

在機械設計中，材料的選擇尤為重要，它幾乎關系著整個機械行業的發展，是機械設計的基礎。因此，機械設計行業及其他相關行業的人士，要高度重視材料的選用。隨著經濟的發展及社會的進步，機械設計的材料選擇應用已成為本行業人員普遍關注的問題，在材料選擇的過程中，既要使選擇的材料滿足機械設計要求，又要保證其具備環保節能的要求。因此，對材料的選用進行分析和研究意義深遠。

機械設計 材料選擇 應用要點

隨著城市化建設的不斷加快，機械越來越被人們重視?？梢哉f，機械已經成為城市建設的重要力量。而機械材料的選擇和應用是機械設計的基礎，對機械行業的發展起著至關重要的作用。在機械行業未來的發展中，材料的選擇和應用將成為影響我國經濟效益的重要因素之一。

1 機械設計中材料選擇的重要性

近年來，我國國民經濟不斷發展，工業體系越來越完善，為機械行業的發展帶來了機遇和挑戰。隨著我國城市化發展越來越快，對機械設計中的材料需求越來越多，在一定程度上導致機設計中的原材料變得緊缺，使供求矛盾越來越突出。機械材料是機械生產的基礎，企業擁有足夠的材料是其發展的前提條件。但因為社會發展的需要，使機械材料處于一個被爭搶的狀態，導致材料選擇的實踐空間逐漸被壓縮[1]。對這種情況，進行機械設計的材料選擇和應用研究極為必要。在對其進行選擇和應用的過程中，一定要注重適應性、可持續發展性及經濟性等，使有限的機械材料資源能得到充分利用。機械行業的相關人員要做好機械設計的材料選擇和應用工作，從而為機械行業的發展做出貢獻。

2 機械設計中材料的選擇和應用

2.1 使用型材料的選擇

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[2]。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。

2.2 碳素鋼與合金鋼的選擇

在機械設計的材料中，碳素鋼是當今使用最為廣泛的一種材料。這種材料的加工工藝雖然較好，價錢也不高，但在使用范圍上，對機械設計有一定的限制。因為其韌性不好，強度也較差，因此，不能在中等形狀以上的零件中使用。相關人士為了解決這一缺點，在其中加入適當的合金元素，形成一種合金鋼，這在一定程度上提高了材料的韌性和強度，起到增加淬透性的作用，同時，還增加了材料的耐磨性[3]。一般情況下，為了防止零件產生淬火裂紋，避免零件變形或在荷載應力較大，需要對合金鋼進行選擇。這能在一定程度上避免浪費資源，而且還能使零部件在一些特殊情況下得到保障。

2.3 選擇對人體無害的材料

在機械設計中，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。例如，以離子狀態存在的Cr+6就是對人體危害最為嚴重的一種元素，還有As、Ni等元素。這些物質不僅對人體有害，而且對自然環境，如水源、土壤等，都會產生巨大損害。因此，要慎重選擇這些材料，避免因選擇不當而對人體造成傷害。

2.4 載荷類型材料的選擇和應用

在進行機械設計的過程中，常常會出現材料不能使用的現象，這主要是因為所選材料在外在荷載上的能力較差。另外，一些機械在發揮功能的過程中，常常會在機械運行良好的狀態下，出現突然失效的情況，導致該現象產生的原因是材料的荷載問題。因此，在選擇機械材料時，對材料的荷載能力要進行認真估算，進一步完善材料的選擇和應用。

2.5 低消耗材料的選擇和應用

在機械設備的選擇和應用過程中，為了保證機械行業的可持續發展，要盡量挑選具備節能環保性能的材料。應用材料的過程中，盡量不用熱處理技術對材料進行處理，以保障材料的使用性能和使用壽命，避免環境污染[3]。因此，在對機械進行設計時，在材料處理方面，可在熱軋和冷軋的情況下，選擇能充分發揮性能的材料。另外，如果在對材料進行處理時，不能避免熱處理，要盡量選擇熱處理工序少的材料。在選擇機械材料時，可以選擇低消耗的材料，從而保障機械行業的可持續發展。

3 機械設計中材料應用工作的注意要點

3.1 適用性和經濟性相統一

經濟性及適用性是當今機械設計在材料選擇上的重要內容。對于這項工作，其相關人員要將材料的制造工藝作為材料選擇的參照標準。不同的機械設計材料，具有不同的技術要求，如鑄造、焊接、切削等方面均需要不同的制造工藝。因此，在使用不同材料時，要充分發揮其不同的性能，使其具備使用性。另外，要在能保證零部件具備的性能的基礎上，對材料進行控制，使其經濟性能發揮到最大。

3.2 環保性與節能性相結合

我國制定的可持續發展戰略，主要是要求各個企業在生產和運營過程中能做到節能、環保。因此，每個企業都應遵循這項基本原則，切實貫徹這項基本戰略方針。在機械設計的材料選擇和應用過程中，存在著很多不可再生能源，如果過分消耗這些材料，會為機械設計的材料使用埋下隱患。因此，應堅持節能環保的原則，對材料進行選擇和應用，選擇能耗小的環保材料。

4 結語

有關專家認為，在機械設備的材料選擇上，我們不僅要注意零部件的合理性，同時還要注意零部件間的性能、配合性及切合性。如何做好機械設備中的材料選擇和應用工作，是機械設計工作的一個重要內容。

[1]王永強，陶亞楠，劉青.機械設計中的材料的選擇和應用探析[J].科技創新導報，2012，（20）：74.

[2]周旭妮，周陽.機械設計中的材料選擇和應用探討[J].硅谷，2015，（2）：146-147.

[3]池占山.機械設計中的材料選擇及應用探討[J].中國高新技術企業，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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