摘要：城市化的建设，不仅需要人们的学科知识与智慧。同时也对机械设备的功能，与性能提出了全面的要求。在现代生活中，机械已经发展成为城市建设的中坚力量。唯有合理的材料选择，才能够帮助机械行业，应对不同的建设性问题。这对机械行业的合理发展所发挥的作用是不可小视的。从机械行业的历史中不难看出，不同性能与功能的材料在机械设计中，所能提供的价值，将会是主导机械生产领域水平建设高低的重要因素，同时决定并影响机械设备发展，经济效益提升的重要内容。
关键词：机械设计；材料选择；应用分析
引言
无论是机械设计，还是机械制造，关键的环节都是尺寸的配合，尺寸配合的好坏，不但对机器性能起决定的作用，还关系到机器的使用寿命，对于使用机器的互换性和经济性的指标也有很大的影响。所以，若想机械设计能够可持续地发展，选择和应用机械设计过程中的材料，必须要达到基本的合理性。
1 常见机械工程材料的分类及特性
目前机械设计中常用的工程材料包括：金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料。金属材料由于在力学性能、工艺性能和采购成本方面的优势应用最广泛。陶瓷材料有硬、脆、耐磨、耐高温及耐腐蚀的特性，但是其加工性能较差，一般应用在刀具及模具上。高分子材料密度低、弹性好、耐磨，但是强度及刚度低，且容易老化，一般应用在受力不大的零部件上。复合材料与陶瓷材料和高分子材料相比具有更好的抗疲劳性能、比强度及耐磨性。但是材料成本高，一般应用在航空、武器等重要领域。
2 材料选取在机械设计中的作用
机械行业在国民经济的发展中具有推动的作用，是一项至关重要的支撑型产业。针对于机械设计行业而言，选择和应用机械材料都很重要，尤其是科学发展观要求提出以后，重视选择和应用机械设计的力度加大了。产业化在不断地发展，不能够把眼光只放在机械设计的发展上，还应该注重经济效益和环境保护应该步入可持续发展的道路。我国工业化发展在不断地加快，机械设计所用材料的需求量也在加大，但是，机械设计中可以使用的材料却很少，从世界范围的角度看，社会发展与资源稀缺出现了冲突的情况。为了满足消费者物质文化的需求，使消费者的消费水平得以有效地提升，机械设计行业开始对新型的选材方式进行寻找，这种新型的选择方式既能够使机械设计的经济性和适用性得以有效地满足，又能够使机械设计的可持续发展得以满足。这种新型方式的改进能够充分地利用有限的资源。若想使机械设计深入地发展，必须要将选择和应用机械设计材料协调好，从而使机械行业在社会发展中，做出更大的贡献。
3 机械设计中材料的选择与应用策略
3.1 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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总之，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。
3.2 低消耗材料选取及应用
机械行业的可持续发展，不仅要建立在城市的不断建设上，同时还要从机械设备的选取与使用过程中，加强节能环保材料的使用。这是因为，在材料的选用过程中，环保节能的材料将会有效降低污染。首先，在选取机械设备材料的途中，应减少或避免热处理工艺的应用。这是提高材料寿命与使用性能的关键；其次，热加工处理还会大幅提高材料处理与生产对周遭环境的破坏。机械设备的材料选择及处理，可以选择冷轧与热轧的方式，做到最大化发挥材料的性能。此外如若热处理这一工序是生产过程中不可避免的一步，那么应尽量选用工序使用较少的材料，从而降低材料消耗，使用更多的低耗能材料，确保行业可持续发展。
3.3 材料的选择和应用要重视经济实用性
材料是否具有经济性以及实用性主要是由材料本身的特性以及相关的生产工艺来决定的，因此在进行材料的选用时要考虑到以下因素：1）从材料的实用性来看，机械设计过程中需要用到很多工艺，比如铸造、锻造焊接等，而每种工艺对于材料的要求也是不同的，而且在材料成型之前会经历很多道工序，因此在材料选择方面，要同时能够满足所有工艺的要求，否则就会出现产品质量不达标的现象。2）从材料经济性的角度出发，我们正进行材料选择的过程中，在满足基本的功能需求的基础上，尽量节约材料的成本和加工过程中产生的成本。
3.4 选择载型材料
在机械设计的过程中，机械材料外载荷性对机械元件能否正常地工作起决定性的作用，若想对零件失效问题进行预防和解决，就需要有效地运用机械零件的性能进行解决该问题。通常零部件失效现象出现的原因，是因为零部件性能与零件外载荷有冲突情况出现，因此，在对机械材料进行选择时，选择的材料必须要与载何性能相符合，才能够使载荷型的材料达到标准。在具体选择机械材料时，载荷性能分为两个方面：其一，零部件是在外载荷作用力下有扭转的现象出现，通常这时的应力主要集中于材料表层，也就是说材料的表面性能对零部间控制效果起决定性的作用。所以，在对机械设计材料进行选择时，最好选择中碳钢或低碳钢渗碳作为原料，这种原料制成的机械部件，能够将一定的载荷力进行有效地承担。零部件利用这种方式进行选择和加工，通常能够使零部件的质量得以有效地保证。其二，在实际工作中，有些零部件对于一定的压缩作用和拉升力都要承受，因此，材料选择时，必须将材料选择性地均匀分布，从而高效地完成选择材料的任务。
结束语
综上所述，机械设计常用材料类型较多，从大的方面分为金属材料、非金属材料，不同类型的材料物理、化学、工艺性能存在较大差别，要求设计人员熟练掌握不同材料性能，为机械设计工作的顺利实施做好铺垫。机械设计中，为保证机械材料选择的合理性，要求设计人员做好设计工作分析工作，明确设计工作要求，详细了解机械零件所处的运行环境。同时，做好经济性分析，严格控制生产成本。另外，还应做好机械零件的性能及处理工艺分析，确定最佳机械材料的同时，选择合理的处理工艺，以改善机械零件性能，保证零件生产质量。
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论文作者:赖樟涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/29
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