摘要：在现阶段建设现代工业化强国目标的引领下，机械制造行业取得了巨大的发展与进步。其发展的关键因素便是材料的选择与应用。但是由于当前环境恶化、资源枯竭，发展受到了一定的阻碍。所以，我们要在坚持经济、低碳、环保的前提之下，利用现有资源，致力于机械设计的材料选择与应用领域，使机械制造行业得以平稳发展。
关键词：金属材料；机械设计；选择；应用
引言：
近年来，随着社会经济的不断发展，金属材料应用的领域和范围越来越广。据统计，目前世界上的用于制造工程结构和机械零件并主要要求力学性能的结构材料已达40多万种，并且以每年约5％的速度增加。各种材料的性能不同，用途也不相同，只有掌握和了解材料的分类、牌号、性能、应用范围等相关知识，才能在机械设计中正确的选择和使用好材料。
1.在机械设计中金属材料选择的基本原则
1.1金属材料的经济环保性能
材料的经济性经济效益是每个盈利性企业的目标，在机械制造企业中亦是如此。在材料的选取中，选取性价比较高的材料，对于企业成本的缩减具有重要意义。要充分的材料的供应情况，同时要考虑材料本身的相对价格、材料的加工难度及有用材料转化率，从而为企业节省生产成本。
1.2金属材料荷载力的大小与荷载力性质
在机械设计行业中，材料荷载力大小与荷载力性质是我们需要关注的关键点。如果材料的荷载力与可塑性良好，那么用这种材料设计出的机械设备在使用的过程中就会表现出优良的性能，还会使机械的工作时间增长，工作效率提高。因此，如果机械设计工程师在机械设计过程中想要保证后期机械的使用效果、使用时长与使用效率，并且不想因为材料荷载力的原因而在使用时出现诸如使用受到限制、使用失效、使用效率低下、使用时长不符合出场标准等等不良方应的话，机械设计工程师便不得不在设计机械之前认真地对机械设计制造中需要用到的各种材料加以判断、选择，进行荷载力测验等工作。
1.3零部件的尺寸与质量
零部件的尺寸与质量在机械零部件的生产制造中，往往会出现由于材料的选择不当，导致一些金属材质的部件尺寸和质量不达标，对企业的经济造成负面影响。由于机械制造是一个几乎要求零容错率的行业，因此，零部件的尺寸与质量是影响机械的最基本因素，所以一定要以严谨的态度进行选择。
1.4零件结构的复杂程度及材料的加工性能
零件结构的复杂程度及材料的加工性能零部件的结构域性能对于机械设备使用具有重要的影响，复杂结构的零部件需要采取板材冲压元件、焊接等多重加工技术手段，而金属材料的加工性能，主要考验的是材料本身的冲压性能、切削性能、铸造性能、焊接性能等。在此过程中，无法通过这些考验的，则无法运用于机械制造中。
1.5零部件的特殊工作环境
在金属材料的选择过程中要对以下因素进行考量：第一，我们在选择金属材料时要对温度因素进行考量。众所周知，大部分金属的物理性质会随温度的变化而变化，比如金属都会发生热胀冷缩，金属的导电性能会随温度变化，金属的物理状态会随温度发生变化等等。然而不同金属的物理性质随温度变化的大小幅度是不同的，比如：不同种类的金属虽然都发生热胀冷缩，但是体积的变化有大有小，其自身的膨胀系数也各不相同，因而我们便要根据不同温度环境下对金属材料理化性质的要求来选择不同的金属材料。第二，我们在选择金属材料时要对环境的湿度以及对金属的腐蚀性因素进行考量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般要求这种金属材料要拥有良好的耐腐蚀的性能，还要具有防锈化的性能。并且，仅仅具有这些特点还不够，在高腐蚀、高湿度的环境中工作的零部件还需要具有很长的使用寿命。不然的话，在这种环境中进行零部件的更换将是一件极其困难的事情。第三，我们在选择金属材料时还要对所选金属材料的耐磨性能进行考量。在机械作业当中，零部件的磨损是十分常见的问题。并且，至今还无法找到一种完美的方法完全避免机械作业中的磨损现象。因此，我们要想使零部件可以较长时间的工作，便要找寻一些硬度较大、耐磨损性能较好的材料来制作零部件。
2.机械设计中金属材料应用的注意事项
2.1机械设计中金属材料应用的经济实用性
在机械设计制造过程中，材料的应用是一项重要的内容。而在材料应用当中，机械设计工程师要明白机械设计的最终产品一定要满足经济实用性的要求，这一点也与材料的使用与材料的加工工艺有莫大的关系。首先，机械设计工程师要在选择加工工艺之前对设计进行综合性的评价。并且，机械设计者还要对市场有一定的了解，要十分熟悉市场上的各种材料的加工工艺、加工面临的问题及解决策略、材料的性能、材料的价格、设计实现的可能性等等各方面的知识储备要求。并能根据这些构造出自己的机械设计蓝图。其次，我们的设计人员应该在加工工艺确定的前提下进行金属材料的选择工作，以求可以使生产设备的实用性得到保证。我们都知道，金属设备的生产一般都会涉及到诸如铸造、生产、装配、焊接等各式各样的加工工艺，并且每一种加工工艺对所选材料的要求也不尽相同。因此，我们一旦确定所要使用的机械加工工艺之后，基本上我们在机械设计中的金属材料选择便会受到限制，几乎不会再有更多的可选择性。在现实情况下，金属材料中的碳素钢与合金钢材料具有非常好的加工性能，并且还由于这两种材料在价格与性价比上所具有的其他类金属材料不具有的优点，所以在机械设计中，它们是非常受欢迎的两种金属材料。但是，由于碳素钢具有韧性不足的缺点，所以不能够加工一些中等的型材。在实际操作中，我们往往会在其中加入一些适宜的成分来创造出有更优良的耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性的合金钢以求可以提高这种金属材料的实用性能。
2.2机械设计中材料应用的环保性与节能性
第一，选择加工过程中污染小、能耗低的材料。坚持可持续发展理念，尽量选择在加工过程中产生废料、废气较少的材料，以降低资源浪费和环境污染。尽量在加工过程中选用热轧、冷轧状态下就可以达到提高性能和使用寿命的材料，避免污染大，耗能多的弊端；选择热处理工序少的材料，由于各种材料的性质不同，所以在加工中所能承受的处理环节也是不同的，如若建工环节较少，则可以减少能源的过度损耗，从而使经济效益与节能环保同步发展。第二，选择可再生、可回收材料。尽可能的优先选取可再生、可回收的材料，这样做的好处是可以进行二次利用，不仅仅在经济上缩小开支，同时也促进了环境的保护，另外在产品用材上，要尽量控制其使用的种类，过多的种类，对于分类回收极其不利，极易造成资源的浪费。第三，选用危害性小或无危害性新型材料。很多传统的金属材料在加工制造过程中会产生有毒物质，对人体及环境造成了严重的危害，因此在选材上要尽量避免这种材料的使用，尽量选择如金属泡沫这类的新型材料替代传统材料，不仅不能燃烧，而且能够被再次回收利用，是不可多得的无毒害材料。
结束语：
现阶段我国的机械制造行业发展势头正猛，对于机械设计的要求也是越来越高，而在机械设计中如何利用有限的资源进行机械设计中的材料选择和应用。对于促进我国机械行业健康、快速发展具有重要的意义。在材料的选取过程中，我们必须以可持续发展观念为基础，并以科学合理的态度进行材料的选取，且要对不同材料的特性加以利用，确保我国的机械行业快速、平稳的发展。
参考文献：
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[3]吴炼，王闯，张乙山.机械设计中金属材料的选择与应用分析[J].南方农机，2017，48（07）：106+110.
论文作者:董绍先
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/8
标签：材料论文; 金属材料论文; 机械设计论文; 性能论文; 零部件论文; 荷载论文; 加工论文; 《基层建设》2019年第31期论文;