摘要：目前，随着城市化建设的不断加快，机械越来越被人们重视。可以说，机械已经成为城市建设的重要力量。而机械材料的选择和应用是机械设计的基础，对机械行业的发展起着至关重要的作用。在机械行业未来的发展中，材料的选择和应用将成为影响我国经济效益的重要因素之一。
关键词：机械设计；材料选用；适用性；节能环保；机械制造
1机械设计中选材的分类
1.1金属类材料
在所有的机械加工类材料中，金属类材料的使用最为广泛，统计结果显示，机械产品中金属材料的使用达到90%。钢铁的韧性和强度较高，并且价格便宜，因此是使用率最高的一种材料，能够较好地满足不同的加工要求。除此之外，两种或两种以上的金属所形成的合金也具有比较优良的特性，也是用来制作机械部件的重要原料之一。
1.2陶瓷材料
碳化硅和氮化硅是陶瓷中的主要成分，它的特点是耐腐蚀、硬度极高、抗压能力强、密度较低等。在机械加工中，其主要用于制作封密性原件。陶瓷材料也存在一定的弊端，如容易断裂、脆性较高、价格昂贵等。
1.3高分子类材料
塑料或者合成纤维等材料被称为高分子材料。该材料的来源非常广泛，具有很好的延展性，制备过程对能源的消耗较少，也可从天然气等资源中提取出来，这一系列优点使得高分子材料在机械加工中应用较多。
1.4复合材料
通过化学或物理的方法将两种或两种以上的材料进行复合，最终得到的具有特定应用性能、满足不同工艺要求的材料称为复合材料。上述介绍的合金类材料也属于复合材料的一种，如铝合金、镁合金等。非金属类材料中，如树脂和橡胶等。还有碳纤维、玻璃纤维等增强型材料。
2机械设计中材料的选择和应用
2.1使用型材料的选择
在选择机械材料时，材料的使用性是一个必须要考虑的因素，同时，它也是保障材料性能和质量的根本性因素。在机械设计中，不同的零部件对材料有不同的需求。例如，有些零件需要强度较高的材料，有些零件需要耐磨性能较好的材料，还有一些零件需要外表较为美观的材料。因此，在机械设计中对材料进行选择时，首先要了解清楚各个零部件对材料的需求，并在此基础上，根据其要求，选择使用性能较高的材料。
2.2碳素钢与合金钢的选择
在机械设计的材料中，碳素钢是当今使用最为广泛的一种材料。这种材料的加工工艺虽然较好，价钱也不高，但在使用范围上，对机械设计有一定的限制。因为其韧性不好，强度也较差，因此，不能在中等形状以上的零件中使用。相关人士为了解决这一缺点，在其中加入适当的合金元素，形成一种合金钢，这在一定程度上提高了材料的韧性和强度，起到增加淬透性的作用，同时，还增加了材料的耐磨性。一般情况下，为了防止零件产生淬火裂纹，避免零件变形或在荷载应力较大，需要对合金钢进行选择。这能在一定程度上避免浪费资源，而且还能使零部件在一些特殊情况下得到保障。
2.3选择对人体无害的材料
在机械设计中，一些机械材料本身就带有对人体有害的物质，人们如果长期使用这些材料，会对身体造成一定损害。例如，以离子状态存在的Cr+6就是对人体危害最为严重的一种元素，还有As、Ni等元素。这些物质不仅对人体有害，而且对自然环境，如水源、土壤等，都会产生巨大损害。因此，要慎重选择这些材料，避免因选择不当而对人体造成伤害。
2.4载荷类型材料的选择和应用
在进行机械设计的过程中，常常会出现材料不能使用的现象，这主要是因为所选材料在外在荷载上的能力较差。另外，一些机械在发挥功能的过程中，常常会在机械运行良好的状态下，出现突然失效的情况，导致该现象产生的原因是材料的荷载问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，在选择机械材料时，对材料的荷载能力要进行认真估算，进一步完善材料的选择和应用。
2.5低消耗材料的选择和应用
在机械设备的选择和应用过程中，为了保证机械行业的可持续发展，要尽量挑选具备节能环保性能的材料。应用材料的过程中，尽量不用热处理技术对材料进行处理，以保障材料的使用性能和使用寿命，避免环境污染。因此，在对机械进行设计时，在材料处理方面，可在热轧和冷轧的情况下，选择能充分发挥性能的材料。另外，如果在对材料进行处理时，不能避免热处理，要尽量选择热处理工序少的材料。在选择机械材料时，可以选择低消耗的材料，从而保障机械行业的可持续发展。
3机械设计中材料选用的几点注意事项
机械设计中材料的选择应用直接影响到机械产品的实用性能。在进行机械加工过程中，首要前提是满足机械设计的要求，在此基础上考虑资源供应的可靠性、材料的功能与特性等。
3.1材料的荷载能力要满足要求
材料的荷载能力是材料性能的一个非常重要的方面，也是非常基础的一个方面。如果荷载能力达不到要求，材料在加工过程中就有可能发生断裂、失效等情况。即使在加工过程中没有出现故障，在使用中也很容易出现故障，缩短机械设备的使用寿命。在根据荷载能力选材时，材料的荷载能力需留有一定的余量或者说安全系数，这个安全系数具体是多少，要根据使用场合来确定。越是重要的场合，越是对安全要求高的场合，安全系数越大。如果所选材料的荷载能力不清楚，则需要用实验的方法进行测试。
3.2尽量避免选用有毒有害的材料
有一些材料会对周围环境造成危害或者危害人体健康，比如金属铅、镍、汞，还有一些塑料等，这些都容易对环境造成污染。在机械设计中，要尽量不用或者少用这些材料。如果必须要选用这些材料时，要采取一定的措施，防止这些有害物质进入环境当中。
3.3尽可能选择便于回收或可再生的材料
到目前为止，构成机械产品的大部分材料都是金属材料，其中最常见的就是钢铁。而金属资源属于不可再生资源，其在地球上的蕴藏量也是很有限的。因此对资源特别是金属资源的回收利用就成了一个值得研究的课题。金属材料的种类很多，比如钢材的种类就有很多种，低碳钢、中碳钢、高碳钢、各种合金钢等。每一种金属材料的回收难度是不同的，有的容易回收，而有的回收起来则比较困难。在机械设计中，在同等条件下，要尽可能选用回收方便的材料，让资源得以回收利用。
当然，也可以尽可能地选用可再生材料代替不可再生材料。比如在一些场合使用塑料代替金属材料。
3.4尽可能选用加工过程中资源消耗少、环境友好的材料
在材料选用过程中，不仅要考虑材料的荷载能力、材料本身的资源属性、材料本身对环境的影响，还要考虑将材料制成产品的过程中，加工过程、加工工艺是否节能环保。例如，现在的许多金属材料，在加工过程中需要进行热处理，而热处理过程消耗的能源等资源较多，对环境的污染也偏大，如果能够选择在冷和热轧状态下仍可保持较好性能的材料，就可以避免热处理过程，从而节约资源，保护环境。如果不能找到理想的材料，加工过程中不得不使用热处理，那也要尽量选用操作流程方便的材料，从而减少资源的消耗和对环境的破坏。
4结束语
总之，材料是机械制造的基石，材料的合理选用对于机械产品的质量、成本、寿命等都有巨大的影响。随着科学技术的发展，新的材料在不断被发现、发明，新材料在不断推动人类社会的进步。作为一名机械制造领域的从业者，要密切关注材料科学的发展，敢于尝试使用新的材料、新的技术，只有这样才能推动机械制造行业不断向前发展。
参考文献：
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[2]程建磊．机械设计中材料的选择和应用[J]．现代商贸工业，2016，（15）．
[3]边明江．机械设计中的材料的选择和应用[J]．山东工业技术，2015，（28）．
论文作者:王一
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/21
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