探討機械設計中材料的選擇和應用

陳遙韻

（成都理工大學 核技術與自動化工程學院，四川 成都 610059）

探討機械設計中材料的選擇和應用

陳遙韻

（成都理工大學 核技術與自動化工程學院，四川 成都 610059）

文章以簡述材料選取使用對機械設計的意義為切入點，并在細致分析材料如何選取和使用的相關方法基礎上，對材料選取和運用應注意的問題進行了簡單探討，希望可以為廣大機械設計人員提供一些可靠建議。

機械設計；材料選擇；應用

隨著城市化構建程度的加快，使機械已成為人們生活中不可缺失的一部分，而該行業的發展也越來越受到更多人的重視。在機械行業中，材料的選擇和使用是屬于其基本內容之一，會對機械行業的整體發展產生重要影響。因此，文章針對這方面進行了一番細致探究。

1 材料的使用和選取在機械設計中的重要性

現階段，在我國工業的發展過程中機械設備已得到了成熟的運用，而正因為這樣，使其設備需求量也得到了大量擴增，從而造成機械材料發生了欠缺情況。材料是機械中基本構成條件之一，是維持機械行業推進的重要部分。因此，在機械設計進程中，除了要重視材料的合理性問題，還要從競技性、環境污染等眾多角度去重視材料的運用和選擇，當然，這也是該行業在后期發展中需要不斷分析研討的問題。總而言之，只有清晰認識到機械設計中材料使用和選取的關鍵性，才能更好地完成機械設計工作，進而對我國機械設計的健康發展起到一個推動的作用。

2 材料的使用和選取

（1）實用性。在機械設計中，第一步需要考慮的是材料的實用性。這是因為在運用機械材料的時候，其指標是工藝制造，需要對材料開展切削、鑄造、熱處理等一系列工作，因此按照材料的應用范疇，要選取具有一定實用性的材料，從而達到生產目的。第二步是在對材料的選取過程中，零件的差異性也有著不同要求的，且在材料的耐磨性以及強度方面，當然還有小部分零件其在外觀上要求更為特殊。因此，在選擇材料時，一定要在熟悉各零件對材料的需要，然后挑選性能高的材料。

（2）合金鋼與碳素鋼。目前，在機械設計中，碳素鋼是屬于常用的材料之一。該材料在加工方面，其工藝高，最主要的是價格親民，但在運用角度上，對機械設計還是有局限性的。其強度弱、韌性不理想，使得無法在中等形狀或大于中等形狀相關零件中投入使用。而相關研究人員為了更好地對該缺點進行彌補、處理，則就在其中加入了一些合金元素，成為“合金鋼”，這在某種程度上對材料的強度和韌性進行提升，產生了滲透性的效果，還在材料的耐磨性方面有了一定加強。通常狀況下，為了對零件淬火、后有破裂紋的現象進行預防，需對合金鋼給予適宜選取。因為這可以降低資源浪費度，還可以讓零部件在某種狀況下具有一定保障。

（3）無害。因部分機械材料會對人體健康產生危害，而倘若長期如此，則必然會對生命構成威脅。如，Cr+6，離子狀，該元素對人體損害巨大，當然還有Ni、As元素等。上述物質除了對人體保持健康有害以外，還對土壤、水資源等同樣也有危害。所以，對材料的選取一定要給予高度重視，不要出現選擇錯誤的問題，避免對人體產生損害。

（4）載荷型。通常在機械設計中，材料不能正常應用的問題會頻繁發生，這是由于選擇的材料其在荷載方面水平低。外加很多機械在功能正常發揮中，常出現突然失靈問題，而引起此類情況的因素就是“荷載”。所以，在選取材料時，針對于材料的荷載水平方面一定要慎重考慮，為機械設計奠定良好的基礎。

（5）低耗材料。要想讓機械行業可以做到穩定健康發展，則務必要盡最大限度對環保性材料進行選擇。在材料使用中，盡可能不要用熱處理技能應對，要確保材料的使用時間、性能，減少環境產生污染的可能。所以，在機械設計選取材料時，可以通過在冷、熱軋的基礎上，要選擇具備性能良好的材料。此外，倘若必須要進行熱處理程序，則一定要選取熱處理步驟少的。不僅如此，還要考慮到材料的消耗性，盡量選擇低消耗，進一步保證機械行業的穩定前進。

（6）可回收材料。機械設計中眾多材料源于金屬制造，但金屬在地球中數量有限，這也對機械行業的整體發展產生了影響。而對機械材料的使用過于普遍化，如“鋼”就有一百多種。那么在材料回收循環使用之時，這些多元化金屬元素混合加大了材料回收難度，誘導材料過度浪費。因此，為了機械行業的穩定發展，則盡最大限度選擇能循環使用以及可回收的材料。

3 材料選取和應用中注意事項

（1）經濟適用。當下在機械設計中，材料的適宜性是最為重要的。而對于該工作內容，有關工作者勢必要將“加工工藝”當成選取材料的原則之一。機械設計材料的差異性，也具備不一樣的技術需求，例如焊接、鑄造等有關方面均需不同樣的工藝制造。所以，在不同材料使用過程中，要盡最大可能將其不同的性能進行努力展現，讓其都有可用性。除此之外，還要在確保零部件具有性能前提下，要大量控制材料，將“經濟適用”發揮到最大。

（2）節能環保。依據我國的可持續發展，因此對企業的要求無論是在運營還是生產中均是建立在環保、節能基礎之上的。所以，任何一個企業都應該遵守該原則，自始至終貫徹該策略。而面對于機械設計材料的使用和挑選，存在一些不可再生資源是必然的，倘若過度消耗，則勢必會對后期材料的運用構成一定隱患。所以，不管是材料的選擇還是應用，要做到節能環保。

綜上所述，在機械設計材料應用和選取過程中，必須要以行業的向前發展為前提，從而在達到機械設計生產需求基礎上，對材料的優良性、實用性、競技性進行選擇。因為只有做到這樣，才可以實現機械行業的穩中前進，落實機械設計行業的健康持續發展。另外，在機械硬件設施的材料選取方面，除了要重視零部件的科學合理性，還要對零部件間的切合度、配合度給予考慮。

［1］車明浪.史兆偉.機械設計中材料的選擇和應用［J］.現代制造技術與裝備，2015，（6）：104-105.

［2］程建磊.機械設計中材料的選擇和應用［J］.現代商貿工業，2016，（15）：182-183.

［3］邊明江.機械設計中的材料的選擇和應用［J］.山東工業技術，2015，（28）：261-262.

Discussion on Selection and Application of Materials in Mechanical Design

CHEN Yao-yun
（College of Nuclear Technology and Automation Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China）

Thispaperdiscussesthesignificanceofmaterialselectionandtheuseofmechanicaldesign，andanalyzestheselection ofmaterialsandnotestobecaredintheapplicationbasedon howtoselectandusematerials，hopingtoprovidesomereliableadvice themajorityofmechanicaldesigners.

mechanicaldesign；materialselection；application

TH122-4

A

2095-980X（2017）02-0004-01

2017-01-12

陳遙韻（1994-），男，四川成都人，大學本科，主要研究方向：機械工程。