摘要：近几年，我国城市化进程不断加快，机械行业作为我国城市建设的中坚力量，其发展水平受到很多人的关注。在机械行业当中，机械设计材料的选择和应用是非常重要的，它对机械行业的整体发展水平有着至关重要的作用。因此，在我国未来的发展过程中，机械设计中的材料选择会对我国的经济效益以及社会效益产生较大的影响，进一步研究机械设计中材料选择和应用问题，对于机械行业的发展有着重要的作用。
关键词：机械设计；材料；选择；应用
1机械设计中材料选择和应用的重要意义
现阶段，我国正处于工业化发展的重要时期，相应的体系和制度正在不断的完善，机械设备对人力的替换也在不断攀升。这使得我国机械设备需求在不断增大，同时也导致我国机械材料供应紧张。材料作为机械设计实现的物质基础，是机械设备的零件制造基础，更是设备生产中成本支出的最大部分，这说明良好的材料选择应用已经成为机械设计成果的最大影响因素。为了保障机械设备设计能够得到了较好的成果，就需要良好的材料选择和应用机制，这已经成为影响机械设计行业可持续发展的重要因素。
因此，现阶段必须要做好机械设计的材料选择和应用工作，强化对于该项工作的规划，确保所采购的材料在适用性和实用性等方面的要求。同时，还需要注意所选材料在应用过程中不会对环境造成巨大的污染，也不会出现资源大量浪费的问题，确保选材的经济性和环保性。在不断工作和实践中，提高机械设计材料选择和应用的工作质效，切实有效的提高机械设计对未来我国社会经济发展的稳定作用和促进作用。
2机械设计中的材料的选择和应用
2.1载荷类型材料选择
在进行机械设计的过程中，诸多材料以及零件到最后都无法进行使用，或者是完全失去的作用，而出现相关问题的原因，则是由于所选用的材料在外在负荷方面水平较差。与此同时，机械零件再发挥出应用方面功能的过程中，在良好的状态下出现抑制失效的问题。因此，在对材料进行选择的过程中，需要对机械设计过程中所采用的材料在载荷方面的能力及逆行进行估计和选择。一般可以通过低碳钢渗碳或者中碳钢调质等方式手段，可以将相关工作进行进一步的完善。
2.2较低消耗能源和污染材料
在对机械材料进行选择和应用之前，选择的材料以较低消耗能源和污染材料为主，其中包括两个方面。一个方面是尽可能的避免最后需要热反应来进行处理的材料。采用热反应进行处理的材料，其使用的寿命以及零件的性能都有着决定性的影响，而这种工艺的形式会对环境造成很大的污染，因此，所选择的材料尽可能的保证是在热轧状态和冷拔状态下都可以完全发挥出性能的材料。另一个方面是选择的材料为热处理程序较少的材料。当所选择的材料无法避免热处理的时候，就选择最终热处理程序较少的材料，一般可采用具有低淬透性的钢对齿轮进行制造，也就是具有穿透性的加热，在材料冷却之后，机械材料的表面会出现淬硬。
2.3坚持使用性要求
在对材料进行选择的过程中，首先需要坚持的就是机械设计中的使用性要求，这是对材料的性能以及材料的质量根本因素提供有效的保障。不同的零件在进行选材方面都存在不同程度的要求，部分的零件在强度方面有着较高要求，而部分的零件需要将零件耐磨性作为主要的侧重方向，甚至还有部分的零件需要注重外观上的美观程度。因此，在对材料进行选择的时候，需要将不同零件的作用要求作为主要的选材关键。
2.4采用无害材料
在机械设计过程中，往往会涉及到部分对人体产生危害的元素，有的元素会对生态这个整体造成具有破坏性的影响，例如Cr46，这是一种离子状态下的元素，但是该元素对人体会产生极大的毒害，另外还有Ni、As等，这些元素不仅会对人体造成极大的危害，还对环境产生很大的污染，因此，所选用的材料一定要慎重，尽可能的避免对人体造成危害。
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2.5可循环利用以及回收处理
机械设计中所采用的材料绝大多数都是金属类的材料，并且采用的种类十分繁多，仅钢这一种材料就出现了上百种，在对材料进行循环利用过程中，诸多不同种类的材料需要混合在一起，这导致在对废料进行回收的时候，回收难度增加，同时，这对废料在循环利用方面造成更大的困难。为了让废料可进行有效的回收和利用，在对材料进行选择的同时需要注意材料的可循环性，一般选用具有单一性的合金对零件进行制造，而合金的组成元素越少越好，提高循环利用的概率。
3机械设计材料的原则
3.1载荷应力大小与性质。从强度方面来考虑，要在了解材料的基础上进行选择，比较脆的材料适用于静载下的工作零件，在冲击力比较大的情况下最好采用塑性材料。
3.2机械的工作情况。温度对材料的影响，在对材料进行选择的时候要考虑到材料的膨胀系数，要选择膨胀系数较少的材料。要避免材料在高温时发生松动，材料会随着温度升高而变化。机械在作业时会发生磨损。所以在选择材料时要选择硬度强、耐磨性好材料。
3.3零件的复杂程度以及材料加工的可能性。结构复杂的零件要选用铸造毛坯，或者用板材挤压元件进行焊接。结构简单的零件可以用锻造法。
3.4机械的经济性。在选择机械材料要选用价格低廉的材料，不能选用价格昂贵的材料。在制造箱体的材料时选用钢板焊接是比较好的，可以省掉一些生产费用。
3.5材料的利用率。可以采用无切削的铸造方法，可以提高材料的利用率。
3.6材料的供应情况。对于小批量零件应减少材料的使用。
4机械设计中材料应用工作的注意要点
4.1适用性和经济性相统一
经济性以及适用性是当今机械设计在材料选择上的重要内容。对于这项工作，其相关人员要将材料的制造工艺作为材料选择的参照标准。不同的机械设计材料，具有不同的技术要求，例如铸造、焊接、切削等方面均需要不同的制造工艺。因此，在对不同的材料进行功使用时，要充分发挥其不同的性能，就能使其具备使用性。另外，能够保证零部件的所具备的性能的基础之上，对材料进行控制，使其经济性能发挥的到最大。
4.2环保性与节能性相结合
我国制定的可持续发展战略，主要就是要求各个企业在生产和运营过程中能够做到节能、环保。因此每个企业都应遵循党的这项基本原则，同时切实贯彻这项基本战略方针。在机械设计的材料选择和应用过程中，存在着很多不可再生能源，如果多这些材料过分的消耗，就为为机械设计的材料使用上埋下很大的隐患。所以，我们应当本着节能环保的原则，对材料进行选择和应用，选择能耗小的环保材料。
5结语
随着当代科学技术的进步和我国社会主义经济建设的蓬勃发展，我国工业机械化建设不断取得新突破，而伴随着机械化建设发展出现的就是机械原材料的过量消耗和浪费。为了降低机械材料的过量消耗和浪费，合理选择和利用材料成为当下机械设计的可持续发展方向。充分分析设计需求和材料特征，合理利用经济性、绿色无污染、安全环保的新型机械加工材料，已经成为机械化发展的必然趋势。
参考文献：
[1]周玉丰，张帆．机械设计中材料的选择和应用分析［J］．河北农机，2014(12)：49－49．
[2]李冠效，雷长贵．机械设计中的材料的选择和应用解析［J］．硅谷，2014(2)：86－87．
[3]刘秀霞．基于机械设计中材料的选择和使用分析［J］．中国机械，2015(8).
论文作者:杨英
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/4/1
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