摘要：随着工业化进程的加剧，全球经济建设呈蒸蒸日上的新局面。由此，导致机械设计的发展成为当今经济发展的支柱，越来越多的行业依赖于此。为此进一步加大加快机械化生产的进程，我们应该在机械设计上做出必要的提升与改进。统筹而言，机械设计中最为关键的是机械材料的选择，材料的好坏直接影响着后期产品的质量问题以及此机械在对应行业的发展于应用。因此我们应加强机械材料的选择以及应用方面的研究。
关键词：机械设计；过程中；机械材料；选择；应用
1机械设计中的材料选择和应用的重要性
当今，随着我国经济的迅猛发展，各行各业都继续各种资源，尤其是机械设备以及生产机械设备的材料。由此，导致了我国机械材料的生产制造出现了供不应求的状况。选择合适的机械材料可以生产制造出精度和使用寿命更长的机械设备，可见科学的选择机械材料，有利于机械设备生产事半功倍的作用。所以，我国当前应该着重关注机械设计过程的材料使用，既要充分保证机械材料选择的实用性和经济性，也要保证机械材料选择不会诱发机械使用之外的问题。在当前资源紧缺，设备需求急剧增加的使其，我们的很多不可再生的机械材料已经被大量的采集利用，从而导致这些材料中有不少材料已经成为稀缺资源了，因此，在这21世纪新时代，我们应该结合我国发展的实际需要，合理规划机械设计材料的使用和稀缺原材料开采使用。在这合理处理资源短缺问题的同时，我们更要准确的把握住机械设计行业的发展前景，保护环境和资源。所以说合理科学的选择机械材料在推动机械设计起到了重要的作用。
2机械设计中材料选择与应用
2.1载荷类型材料的选择
在机械加工的设计环节中吗，设计的很多类型的元件或者材料到最后都无法得应用，甚至根本没有什么作用，出现此类问题的主要来源被淘汰的材料或者元件都是没有很强的载荷能力，不能最优化的发挥出元件或者材料的优势，因此，在机械加工设计阶段，面对材料或者元件的选择时，需要根据设计的载荷进行选择。最常见使用的就是选用低碳钢渗碳或者中碳钢调质等方法。
2.2选用低能耗和低污染材料
无论选择哪种类型的材料，首先对材料的要求就是低能耗和低污染从材料，不适用需要提前进行与热处理的材料，因为后期进行预热反应的材料，稍有不慎，就会造成材料的使用寿命缩短，或者性能消失等情况，并且这种材料后期预热会最周边环境造成很大的空气污染，所以，尽可能多的选择在热轧状态和冷拔状态都能发挥出最佳性能的机械材料。或者必不可免的需要选择预热处理的材料，那就尽可能少的使用预热处理材料，或者选择预热处理步骤较少的材料，常见的情况是使用低淬透性的钢对齿轮进行锻造，也就是具有穿透性的加热，等退热之后，机械材料出现一层淬硬。
2.3选用实用性的材料
选择材料的第一要求就是选择实用性的，对机械加工有用的材料，选择材料之前需要根据机械设计的材料要求进行分析，选择机械设计使用的材料。有利于材料的合理使用和科学适用，不造成多余的浪费。比如：一些机械加工环节需要硬度较高的材料或者元件，但是一些环节就需要选择外观优质一些的材料，所以选择实用性的材料，是根据不同环节的不同要求而限定的。
2.4采用金属材料回收利用处理
由于我国机械设计中一般采用的材料就是金属材料，并且使用的金属材料种类过多，就钢材料就高达上百种，因此，在进行金属材料回收利用的环节中，金属材料过多，相互混合在一起，使得后期对废弃的金属回收利用时，出现回收困难，同时，严重影响了整体金属材料循环利用的性能。为了有效的对金属材料回收利用，需要注意金属材料的选择和对金属材料可循环性的鉴别，在实际情况中，一般使用合金材料的材料元素越少，使得金属彩礼的回收利用的概率就越大。
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2.5选择材料一定符合国家的可持续发展原则
实质就是实现经济资源可循环发展，深入挖掘机械设计的基本要求，熟悉掌握机械材料的潜在内容，深入分析机械材料的基本特性，如何正确使用，最大化的发挥机械材料最佳性能，真正做到低能耗、低污染的机械工程。保护自然环境，环保节能是现代社会的重要发展理念，是我国可续发展的重要方针。随着我国经济的高速发展，人民群众对周边生存环境有了更好的要求，已经成为国际问题。因此，机械工程需要结合能源消耗与污染环境相结合，有效控制机械材料的能源消耗，提高材料的使用率，降低环境污染，将可持续发展为引导，选择环保节能的机械材料，尽最大努力减少不可再生资源在各个领域的应用。
在材料的处理过程中，切实掌握材料自身的情况，像一些机械设计加工厂主要采用热处理的方法，但是由于其消耗较多的热能、水能，同时还会造成严重的环境污染，那么就应该避免使用需要热处理方式的材料，选择一些可以利用冷热轧方式进行处理的材料，这样就能够合理解决能耗过高的情况。还有，针对机械材料的选择问题，有关人员还应该从材料的检测方面入手，建立其相应的安全检查制度，根据材料加工能耗投入的问题，剔除那些不符合要求的材料，完善相应的机械加工过程。
3机械设计中材料的选择与应用策略
3.1做好材料性能分析
机械材料性能对机械零件性能及使用寿命造成的影响最为直接，因此，设计过程中应将材料性能分析作为重点工作加以落实，具体可从以下内容入手：首先，做好物理性能分析。机械材料的物理性能较多，包括导热性、导电性、熔点和密度等，要求设计人员结合零件所处环境，对比各机械材料的物理性能，尤其应分析制造工艺复杂性情况，确定最佳的机械材料。例如，当机械零件的重量有限制时，可考虑使用铝、镁等轻金属材料。其次，做好化学性能分析。机械材料的化学性能包括化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等。例如，部分零件在高温条件下运行，为延长其使用寿命应考虑使用耐高温、抗氧化性强的机械材料。最后，做好工艺性能分析。机械材料的工艺性能有：焊接性能、切削性能、锻造性能等，这些性能决定着零件生产的难易程度，因此，需要设计人员通过试验确定所用材料，而后组织专家对各材料的可行性进行分析，确定最佳的机械材料选择方案。
3.2选优合理处理工艺
机械零件生产时，为提高零件综合性能往往采用相关工艺进行处理，促进机械生产工作的顺利进行，设计人员应分析不同机械材料所
用处理工艺的复杂度，确定最佳的处理方案。接下来以钢材料的热处理为例进行分析。钢热处理分为普通热处理、表面热处理，其中普通热处理包括退火、正火、淬火等，表面热处理有渗碳、渗氮、高频淬火等。如机械材料硬度较大，不利于切削、生产时，需要进行退火处理，以降低材料硬度。与之相反，如想提高机械材料硬度，可对钢进行正火处理。另外，经退火或正火处理，机械材料硬度、强度应无法满足设计要求时，此时应考虑使用淬火与回火进行处理，以获得优异的力学性能，及脆、硬的马氏体。如需要机械零件表面至心部具有不同的性能时，则需对其进行表面热处理。例如，为提高零件表面的耐腐蚀性、热硬性、硬度时，可对其进行氮化处理。如需获得表面的高碳回火马氏体，而信不为低碳回火马氏体，则需进行钢的渗碳处理。如需表面层为淬火组织，而内部为淬火前组织时，可考虑采用高频淬火进行处理，其中电流频率越高获得的淬透层越薄。总之，不同的处理工艺，实施流程及复杂度有所不同，要求设计人员设计过程中做好充分的考虑。
综上所述，设计机械时，必须要对设计材料进行合适地选择，将科学制造工艺有效运用到生产中，从而使节能和环保以及经济之间的效益进行统一，机械设计向可持续发展的方展开展。
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论文作者:刘兴毓1,王金凤2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/19
标签：材料论文; 机械论文; 机械设计论文; 性能论文; 金属材料论文; 佳木斯论文; 硬度论文; 《电力设备》2018年第16期论文;