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摘要：机械设计中材料选择和应用是机械设计中很重要的环节，需要对机械设计中的材料选择与应用进行研究，以便保证设计后产品的质量。
关键词：机械设计；材料选择；应用
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
前言
在机械设计中对材料进行选择以及应用已经成为一个备受关注的问题,因为机械行业目前正处于迅速发展中,同时改变经济增长方式以及我国正在进行可持续发展的深入改革,所以说注重机械设计中材料的使用也是其中一个非常重要的环节。其中最核心的所在就是让机械设计中材料的使用与环节保护协调进行
一、机械设计中优选材料重要性
信息时代，现代经济社会的飞速发展、工业体系的持续完善，令机械生产以及经营加工领域拥有了广泛的发展机遇，同时也面临着更为严峻的挑战。 目前，一些机械设计工作应用的重要材料呈现出逐渐稀缺的问题。 因此，新时期的机械设计工作应全面意识到应用材料需求扩充同各类重要原材料渐渐稀缺之间形成的矛盾问题，把握设计行业发展趋势方向。 同时，经济社会的持续发展、逐步完善进程中，较多行业领域经营建设对于生产原材料的综合需求，将同机械设计行业应用原材料的需求形成互相竞争发展的态势，抢夺资源、挤占空间，进而令机械设计应用原材料的优选以及实践生产空间逐步被压缩。该类问题成为机械设计选择应用材料需要解决的基础矛盾。 因此，如何在保证机械设计实践工作水平的同时，树立良好的经济原则，注重环境保护、资源节约、体现良好的材料适用性，成为我们应主力研究探讨的重要问题。只有秉承科学发展观，做好机械设计中材料的选择与应用，方能促进机械设计实现可持续的全面发展，创设显著的经济效益与社会效益。
二、机械设计中材料的选择
1、优选材料载荷种类
机械设计实践中，导致较多零件无法工作、失去功效的成因在于机械材料外载荷水平不佳。同时，机械零部件发挥的应用功能，可良好的抑制失效问题。该类外载荷水平同抑制失效零部件功能中产生的矛盾问题，需要我们优选机械设计应用材料，将载荷水平以及材料应力总量视为有效的评估标准。一旦外载荷影响令机械材料部件形成弯曲扭转，则多数应力会聚集在材料表层，也就是说，表层的总体性能水平可对预防零部件功能失效发挥一定影响。因此在选择机械设计应用材料需要抵御载荷影响时， 可应用中碳钢调质以及低碳钢渗碳等手段，完善加工作业。 而对于一些单纯抵御拉伸、压缩以及剪切作用材料部件，则该类外荷载影响会位于零部件横截面实现匀称的分布，也就是说，机械设计阶段中，应优选性能均匀的部件与材料，进而保证完成机械设计进行加工生产实践中，可优质高效的实现既定目标。
2、表面硬化技术以及选材
在设计中还经常要对金属的材料表面进行硬化技术处理,其作用就是可以提高耐磨性以及耐蚀性等,比较常用到的硬化技术就是渗碳技术以及氮化技术等。渗碳技术就是在渗碳炉中,把钢材在表面的碳含量增加到被允许的范围之内进行淬火,让其表面的硬度达到技术要求,然后再用低温回火技术来消除应力以及稳定组织结构。渗碳技术使用的都是渗碳钢,在设计时就可以根据具体的要求来,比如零部件的尺寸以及心部的强度等来进行材料的选择以及深度的确定,要注意不应该过渡的使用材料否则就会增加生产的成本。一般来说有效的截面面积小于50毫米的话,就可以选择20Cr;截面面积在50-150毫米并且重量小于50千克的话,就可以选择20Crmnti。对于渗碳层度的深度来说要根据具体的实际需求来确定,这样可以有效节约成本。增加层深就意味着要延长渗碳的时间。
3、碳素钢与合金钢的选择
目前，對各种材料的选择中，碳素钢是使用率较高的一种材料。由于加工工艺性好、价格便宜使碳素钢被广泛使用，但是，碳素钢也有较为明显的缺点，一定程度上制约了使用范围。碳素钢的强度较和韧性较差，中等形状以上的零件不能被整体的淬透，这些都是碳素钢的局限性。为了改善碳素钢的缺陷，可以在碳素钢中加入适量的合金元素，形成一种新的材料—合金钢。在合金结构钢中，合金元素主要起提高强度和韧性以及增加淬透性的作用。除了这三个作用外，由于能形成炭化元素的合金元素的加入，也提高了材料的耐磨性。另外，当合金含量较高时，可以使材料的性能进一步提高。例如在耐热、不锈、耐腐性方面都有提高。通常只有在外载的应力较大，且较复杂的情况下才会选择合金钢。另外，有时为了改善淬火的工艺性，避免淬火裂纹产生或减小变形也会选择合金钢制造。这有在上述特殊情况下才会选择使用合金钢，一方面是为了保证特殊情况下得零件质量，另一方面也是为了避免资源的浪费。
4、选择对人体无害的材料
在机械设计的工作中，部分材料包含一些对人体有害的元素，甚至对整个生态都会产生破坏。离子状态存在的 Cr+6是各种合金元素中对人体毒害最大的元素，其他的 As、Ni 等也会对人体产生伤害。含有这些元素的材料被废弃后，会污染、水源和土壤，直接造成人体危害或者对生态造成破坏。例如 Pb37%的 Sn- Pb 合金曾经广泛应用于集成电路和印刷的配件上，当电路板废弃后，由于很难对这种材料进行回收，通常进行填埋处理。但是 Pb 是可以溶于水的元素，会通过生物链对人体产生危害。类似于这类会对人体产生危害的材料，在选择时要尽量慎重，避免材料选择不当造成的人体伤害。
5、选择易回收处理、可循环利用的材料
金属材料种类繁多，在钢种方面就有一百多种。在循环利用的过程中，很多种类不同的材料混在一起，加大了废料的回收处理的难度，也给废料的循环利用带来了很大困扰。因此，为了更好地实现金属材料的循环利用，最好使用单一的合金系来制造零件，合金系中的组元越少，环境的承载压力也会减少，合金的循环利用的性能会相应提升。
三、机械设计中应用材料的注意事项
1、经济与适用相一致
机械设计中应用材料， 应把握经济与适用目标一致统一的原则，唯有如此，方能在确保机械生产质量的同时，实现资源的有效节约，以最低化的投入获取最大化的效益。 材料应用工作中，应参照零部件生产制作的具体工艺标准，不同的机械设计与加工生产，其热处理、焊接生产、 切削加工工艺技术均对材料的应用处理具有特殊的标准要求。具体来讲，铸造生产需要机械设计应用材料体现良好的流动性、收缩性以及吸气性特点。焊接生产工艺则对于机械设计应用材料提出了冲压性以及冷镦性良好的要求。热处理加工工艺应令机械设计应用材料符合淬透性标准，同时应符合热敏感、氧化脱碳等相关性能要求。切削生产需要机械设计应用材料符合切削作业需要的可操作性标准。因此实践应用阶段中，应注重相关工艺特点，选择适用合理的加工生产材料。还应关注经济性要求，确保在符合材料性能标准的同时，做好零部件材料加工生产成本的有效管控。应全面参照机械设计以及加工生产单位现实状况、经营条件，做好机械部件材料成型模式、适宜加工生产工艺路线的全面管控。
2、要注重环保性
在对机械设计中材料应用方面应该注意环保性,这也是非常重要的一个方面。目前随着我国经济快速发展以及社会进步,取得经济建设的同时也对环境造成了很大影响,再加上我国资源本身较为紧张等原因,所以说在机械设计中更应该注意材料上的环境保护问题。尽可能的使用能耗较低、成本较低、污染较少以及效率较高的材料。
结束语
随着社会的不断发展，对机械设计行业提出了更高的要求和挑战。机械设计行业对于促进经济发展和现代化的工业进程都有十分重要的意义，必须花大力气切实保障机械设计行业的稳步发展。机械设计中的材料选择和应用是整个设计工作中的重点，关系到产品的质量和行业的进步，因此，在具体的工作中，我们需要对机械设计中的材料选择和应用进行更加全面的考虑。
参考文献
[1] 田源.机械设计中配制配合的应用研究[J].农家科技,2011(4).
[2] 李乐心.我国机械制造业中低碳模式探讨[J].现代商贸工业，2010，（17）.
[3] 王杰，程明远，李士晓．浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J]．科技信息，2011(11).
关键词：机械设计；材料选择；应用
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
前言
在机械设计中对材料进行选择以及应用已经成为一个备受关注的问题,因为机械行业目前正处于迅速发展中,同时改变经济增长方式以及我国正在进行可持续发展的深入改革,所以说注重机械设计中材料的使用也是其中一个非常重要的环节。其中最核心的所在就是让机械设计中材料的使用与环节保护协调进行
一、机械设计中优选材料重要性
信息时代，现代经济社会的飞速发展、工业体系的持续完善，令机械生产以及经营加工领域拥有了广泛的发展机遇，同时也面临着更为严峻的挑战。 目前，一些机械设计工作应用的重要材料呈现出逐渐稀缺的问题。 因此，新时期的机械设计工作应全面意识到应用材料需求扩充同各类重要原材料渐渐稀缺之间形成的矛盾问题，把握设计行业发展趋势方向。 同时，经济社会的持续发展、逐步完善进程中，较多行业领域经营建设对于生产原材料的综合需求，将同机械设计行业应用原材料的需求形成互相竞争发展的态势，抢夺资源、挤占空间，进而令机械设计应用原材料的优选以及实践生产空间逐步被压缩。该类问题成为机械设计选择应用材料需要解决的基础矛盾。 因此，如何在保证机械设计实践工作水平的同时，树立良好的经济原则，注重环境保护、资源节约、体现良好的材料适用性，成为我们应主力研究探讨的重要问题。只有秉承科学发展观，做好机械设计中材料的选择与应用，方能促进机械设计实现可持续的全面发展，创设显著的经济效益与社会效益。
二、机械设计中材料的选择
1、优选材料载荷种类
机械设计实践中，导致较多零件无法工作、失去功效的成因在于机械材料外载荷水平不佳。同时，机械零部件发挥的应用功能，可良好的抑制失效问题。该类外载荷水平同抑制失效零部件功能中产生的矛盾问题，需要我们优选机械设计应用材料，将载荷水平以及材料应力总量视为有效的评估标准。一旦外载荷影响令机械材料部件形成弯曲扭转，则多数应力会聚集在材料表层，也就是说，表层的总体性能水平可对预防零部件功能失效发挥一定影响。因此在选择机械设计应用材料需要抵御载荷影响时， 可应用中碳钢调质以及低碳钢渗碳等手段，完善加工作业。 而对于一些单纯抵御拉伸、压缩以及剪切作用材料部件，则该类外荷载影响会位于零部件横截面实现匀称的分布，也就是说，机械设计阶段中，应优选性能均匀的部件与材料，进而保证完成机械设计进行加工生产实践中，可优质高效的实现既定目标。
2、表面硬化技术以及选材
在设计中还经常要对金属的材料表面进行硬化技术处理,其作用就是可以提高耐磨性以及耐蚀性等,比较常用到的硬化技术就是渗碳技术以及氮化技术等。渗碳技术就是在渗碳炉中,把钢材在表面的碳含量增加到被允许的范围之内进行淬火,让其表面的硬度达到技术要求,然后再用低温回火技术来消除应力以及稳定组织结构。渗碳技术使用的都是渗碳钢,在设计时就可以根据具体的要求来,比如零部件的尺寸以及心部的强度等来进行材料的选择以及深度的确定,要注意不应该过渡的使用材料否则就会增加生产的成本。一般来说有效的截面面积小于50毫米的话,就可以选择20Cr;截面面积在50-150毫米并且重量小于50千克的话,就可以选择20Crmnti。对于渗碳层度的深度来说要根据具体的实际需求来确定,这样可以有效节约成本。增加层深就意味着要延长渗碳的时间。
3、碳素钢与合金钢的选择
目前，對各种材料的选择中，碳素钢是使用率较高的一种材料。由于加工工艺性好、价格便宜使碳素钢被广泛使用，但是，碳素钢也有较为明显的缺点，一定程度上制约了使用范围。碳素钢的强度较和韧性较差，中等形状以上的零件不能被整体的淬透，这些都是碳素钢的局限性。为了改善碳素钢的缺陷，可以在碳素钢中加入适量的合金元素，形成一种新的材料—合金钢。在合金结构钢中，合金元素主要起提高强度和韧性以及增加淬透性的作用。除了这三个作用外，由于能形成炭化元素的合金元素的加入，也提高了材料的耐磨性。另外，当合金含量较高时，可以使材料的性能进一步提高。例如在耐热、不锈、耐腐性方面都有提高。通常只有在外载的应力较大，且较复杂的情况下才会选择合金钢。另外，有时为了改善淬火的工艺性，避免淬火裂纹产生或减小变形也会选择合金钢制造。这有在上述特殊情况下才会选择使用合金钢，一方面是为了保证特殊情况下得零件质量，另一方面也是为了避免资源的浪费。
4、选择对人体无害的材料
在机械设计的工作中，部分材料包含一些对人体有害的元素，甚至对整个生态都会产生破坏。离子状态存在的 Cr+6是各种合金元素中对人体毒害最大的元素，其他的 As、Ni 等也会对人体产生伤害。含有这些元素的材料被废弃后，会污染、水源和土壤，直接造成人体危害或者对生态造成破坏。例如 Pb37%的 Sn- Pb 合金曾经广泛应用于集成电路和印刷的配件上，当电路板废弃后，由于很难对这种材料进行回收，通常进行填埋处理。但是 Pb 是可以溶于水的元素，会通过生物链对人体产生危害。类似于这类会对人体产生危害的材料，在选择时要尽量慎重，避免材料选择不当造成的人体伤害。
5、选择易回收处理、可循环利用的材料
金属材料种类繁多，在钢种方面就有一百多种。在循环利用的过程中，很多种类不同的材料混在一起，加大了废料的回收处理的难度，也给废料的循环利用带来了很大困扰。因此，为了更好地实现金属材料的循环利用，最好使用单一的合金系来制造零件，合金系中的组元越少，环境的承载压力也会减少，合金的循环利用的性能会相应提升。
三、机械设计中应用材料的注意事项
1、经济与适用相一致
机械设计中应用材料， 应把握经济与适用目标一致统一的原则，唯有如此，方能在确保机械生产质量的同时，实现资源的有效节约，以最低化的投入获取最大化的效益。 材料应用工作中，应参照零部件生产制作的具体工艺标准，不同的机械设计与加工生产，其热处理、焊接生产、 切削加工工艺技术均对材料的应用处理具有特殊的标准要求。具体来讲，铸造生产需要机械设计应用材料体现良好的流动性、收缩性以及吸气性特点。焊接生产工艺则对于机械设计应用材料提出了冲压性以及冷镦性良好的要求。热处理加工工艺应令机械设计应用材料符合淬透性标准，同时应符合热敏感、氧化脱碳等相关性能要求。切削生产需要机械设计应用材料符合切削作业需要的可操作性标准。因此实践应用阶段中，应注重相关工艺特点，选择适用合理的加工生产材料。还应关注经济性要求，确保在符合材料性能标准的同时，做好零部件材料加工生产成本的有效管控。应全面参照机械设计以及加工生产单位现实状况、经营条件，做好机械部件材料成型模式、适宜加工生产工艺路线的全面管控。
2、要注重环保性
在对机械设计中材料应用方面应该注意环保性,这也是非常重要的一个方面。目前随着我国经济快速发展以及社会进步,取得经济建设的同时也对环境造成了很大影响,再加上我国资源本身较为紧张等原因,所以说在机械设计中更应该注意材料上的环境保护问题。尽可能的使用能耗较低、成本较低、污染较少以及效率较高的材料。
结束语
随着社会的不断发展，对机械设计行业提出了更高的要求和挑战。机械设计行业对于促进经济发展和现代化的工业进程都有十分重要的意义，必须花大力气切实保障机械设计行业的稳步发展。机械设计中的材料选择和应用是整个设计工作中的重点，关系到产品的质量和行业的进步，因此，在具体的工作中，我们需要对机械设计中的材料选择和应用进行更加全面的考虑。
参考文献
[1] 田源.机械设计中配制配合的应用研究[J].农家科技,2011(4).
[2] 李乐心.我国机械制造业中低碳模式探讨[J].现代商贸工业，2010，（17）.
[3] 王杰，程明远，李士晓．浅谈机械设计加工中应注意的几个问题[J]．科技信息，2011(11).