摘要：针对机械设计过程中的材料的选择和应用问题进行具体探讨，从机械设计中进行材料选择的意义入手，详细论述了所涉及到的材料选择和处理问题，并分析了其中的注意事项，指出应该从技术和环保两个方面入手，做好机械设计中的材料的选择和应用工作。
关键词：机械设计；机械材料；材料选择；材料处理
材料的选择和应用则是进行机械设计的重要环节，随着不断发展的机械工业技术的影响，在各个领域中都涉及到高科技的机械产品。经过分析，应该结合具体的工况要求，进行合理有效的机械设计材料的相关处理活动，并能够有效贯彻落实好绿色节能环保的相关要求，保证有效进行可持续发展的道路[1]。这里结合相关的工作经验，就如何有效进行材料问题在机械设计领域中的选择和处理进行相关论述，希望能够对于今后的机械设计具有一定借鉴作用。
1 机械设计中进行材料选择的意义分析
当前，我国的经济水平发展速度非常快，经济领域各个方面都呈现了长足的发展，此过程就使用了大量的资源，造成了大量的机械制造资源的浪费，在快速发展过程中，消耗了大量的机械制造材料。我国具有非常丰富的资源，但是由于人口众多，这样就造成人均资源占有量非常低。根据这样的实际背景，应该更加注重机械设计中的材料选择问题，应该有效保证在选材过程中的节约能源以及绿色环保问题[2]，应该重点从经济性方面进行考虑，能够充分利用好有限资源，更好地进行社会建设。
2 进行材料的选择和处理应用探讨
2.1 浅析调质技术和相关工艺
调质技术则是在进行机械设计过程中最为常用一种热处理方式，目的则是有效增强零件材料的刚度以及强度，有效满足实际工况中的对于零件综合性能的较高要求，在使用过程中，能够让材料承受更大的冲击力，这点在众多的机械设计领域中具有广泛的应用。为了能够满足具备比较大的冲击力的要求，可以选择很小的截面积，这点在进行机械设计过程中，能够有效节约材料，能够保证有控制设备的体积和重量。所以，在机械设计过程中，这种处理方式经常采用。但是，在具体的调质过程中，应该注意下述几点问题[3]：第一，认真选择需要进行调质的原材料，应该注意进行调质后的产品的机械性能的变化。中碳钢则是比较适合进行调质的跳财，要求能够具备0.27%～0.50%范围内的含碳量。对于过低的含碳量的钢体来说，则不适合进行淬硬处理，回火之后不能有效达到需要的强度；对于过高的含碳量的钢体来说，则没有足够的韧性。同时，为了有效保证钢的淬透性有所增加，能加入相关的合金元素Cr、Ni、Mn、Si等；第二，应该针对零件结构形状进行设计方面的优化处理，保证避免出现壁厚相差悬殊的壁厚问题，避免出现尖角和棱角的设计，为了保证避免出现热处理中的开裂和变形问题，应该采用对称和封闭的结构；第三，应该根据相关技术标准的要求，进行工艺线路的安排，并能根据实际情况的要求，保证一定的加工余量。
2.2 表面化学热处理技术以及选材问题思考
零件的成型过程在机械加工过程中会经过非常多的工序，其中，应该充分重视相应的金属表面的化学热处理过程。对于经过表面硬化处理的金属材料来说，能够明显提高其自身的抗腐蚀、耐磨性能，能够具备较高的硬度要求，但是，内部也能具备一定的塑性和韧性。当前，氮化技术、碳氮共渗、渗碳技术则是几种最为常见的硬化处理技术。通过有效的表面氧化处理，能够进行相关的发黑或者发蓝处理，则能让材料具备较强的抗蚀能力，具有漂亮的外观。
（1）碳氮共渗。这也称为氰化，则是对于零件同时进行渗氮、渗碳的过程，通过处理，能够有效提高零件表面的耐磨性和硬度，使得抗腐蚀性以及疲劳强度进一步提高。经过处理，耐磨性强于渗碳，抗腐蚀性能也有提高，共渗层的硬度能够到达HV1000左右，具有比较小的零件变形，相比于渗氮来说，生产周期缩短。液体氰化有剧毒则是其缺点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据实践经验分析，对于高温共渗层来说，1~2mm的深度较为合适；对于中温共渗层来说，0.3~0.8mm的深度较为合适；对于低温共渗层来说，0.02～0.06 mm深度较为合适。
（2）渗碳技术。在进行渗碳处理以后，必须经过一定的淬火处理，能够让表面硬度达到HRC58~65，但是，心部的硬度则是在20～45HRC的范围。应该注意，对于0.5～ 2 mm范围内的渗碳层厚度，以及在0.85%～1.05%范围内的表面含碳量，在进行零件的渗碳处理过程中，应该根据实际情况出发，参考就的工作条件以及具体尺寸要求来进行设计，并进行合理的选择，反之，就会导致生产成本的一定增加。结合零件所要承受的负荷大小，结合一定的工作实践经验，对于超重负荷情况下，应该保证厚度大于1.5毫米；对于较大负荷的情况下，应该保证厚度在1.0～ 1.5 毫米范围内；对于较轻的负荷情况时，则应该保证厚度在0.5 mm范围内。
（3）氮化处理技术。通过渗氮处理，能保证零件的表面硬度提高，并且具有较高的抗蚀性和耐磨性。总体上来看，氮化技术可以应用在任一一种钢材中，但是，最为常用的则是45型号氮化钢。对于氮化技术来说，为了保证能够具有较小的变形要求，不用进行再次加工处理，应该要求都在氮化炉中进行。就氮化的硬度方面来说，应该从实际原材料的质量来进行确定，根据具体的实际渗氮工艺的使用要求来决定其渗氮厚度，一般来说，则在0.6～0.7 mm范围内。值得注意一点则是，应该尽量把氮化处理技术应用在整体中，并且结合相应的调质技术进行，保证零件的耐磨性和强度有所提高。对于各种高精密机床、高速传动的齿轮零件中，则应用相关的渗氮处理技术比较多，能够保证零件具有承受高变载荷的能力，其具备较小的变形，还具有一定的耐磨耐冲蚀的特性。
（4）氧化处理（发蓝或发黑）。在进行一定的氧化处理后，往往可以得到比较美丽的外观，同时，能保证零件较强的抗蚀能力。在零件表面形成一定的具有厚度在0.5～1.5 μm范围的磁性氧化铁的氧化膜，尽管相比于其他化学膜，没有较高的耐磨性和抗蚀性，但是，具有一定的光泽和颜色，能够起到美观的作用。通过肥皂或者重铬酸溶液浸泡相关的氧化后零件，能保证氧化膜的润滑性以及防腐性有所提高，在这样基础上，就能进行锭子油、机油、变压器油的涂抹操作。
3 机械设计选材需要注意的事项分析
3.1 要注重绿色环保
应该尽量把绿色环保的材料应用到机械设计过程中，尽量避免出现较为严重的污染问题，尽量不使用出现污染的相关材料，这对于机械使用的人员的安全具有重要意义，也关系到整个社会的稳定，另外，使用绿色环保材料也能符合国家的可持续发展的具体要求，有效缓解国家的资源缺乏问题。
3.2 实用性和经济性
在进行机械设计选材和应用过程中，应该关注以下两个方面，一是，应该从机械零件设计过程中，从实际出发，选择最为合适的材料；二是，尽量节约材料，在符合使用的过程中，选择价格低廉、常用的普通材料，通过相应的热处理技术实现，能够权衡好经济性和实用性的问题，有效使得企业成本得到节省，保证企业的利润率。
4 走可持续发展道路
应该把可持续发展的道路应用在机械设计的材料选择和应用过程中，保证实现双赢的局面，一方面，能保证完成有效的机械设计的相关的材料的应用，也能保证机械行业更具稳定性的发展。
5 结语
由此可见，在机械设计中的材料选择和应用问题具有十分重要的意义。应该要求相关的工作人员严格按照相关的技术规范执行，保证认真的工作态度，在进行机械材料的选择方面，从环保和技术入手，有效对于处理技术工艺进行合理安排，保证我国的机械工业技术能够持续健康的发展。
参考文献：
[1] 程瑞香.动态热机械分析在木材加工行业的应用[J].木材工业，2005，19（4）.
[2] 方蕾，李金方.浅析绿色设计理念在机械设计制造中的应用[J].机械管理开发，2014，（5）.
[3] 王国荣，陈林燕，何霞，等.调质工艺对压裂泵阀箱30CrNi2MoV钢组织和性能的影响[J].功能材料，2014，（z1）.
论文作者:韦永贵
论文发表刊物:《基层建设》2015年11期
论文发表时间:2016/11/8
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