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摘要：
本文针对机械设计中材料选择和应用分析，以期为机械设计材料的发展提供一定的参考价值。
关键词：
机械设计；材料选择；材料应用
引言
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。
1机械设计选材的重要意义
城市化进程的加快，有效提升了机械行业在国民经济发展当中所占的地位。机械工程的快速发展促进了经济效益的提升，也给我国的国民经济发展带来很大的行业保障。但机械行业的快速发展所带来的问题是机械工程材料的严重损耗，现阶段很多机械设计材料消耗过度，已经不能供应机械设计的可持续加工[1]。从科学发展观角度来看，有效实现机械设计材料的绿色环保性以及经济性是非常必要的。有很多学者指出，在进行机械设计选材时，要充分重视材料选择的合理性，要利用好每一份的机械设计原材料，要对机械设计的结构和功能进行综合性的评价，同时要结合现代材料资源的现状，合理选择机械设计材料，从而实现机械工程的应用性发展，这也使得机械设计时材料选择和应用过程当中所重视的每个要素成为将来实现机械工程可持续性发展的一个关键。
2在机械工程设计中设计材料的选择和应用要求
（1）根据使用性要求选择材料。在机械设计的材料选择和应用过程当中，使用性是其最基本的要求，所以在进行机械设计的过程当中要根据零件的不同性能和使用要求来进行材料的选择。例如，有的零件会对强度有较大的要求，而有的零件会对耐磨性或者是美观性有很大的要求，所以实际的机械设计当中要加以区分，科学地进行材料的选择[2]。本文列出了常用的铸铁和钢材的特性以及应用：
（2）对材料载荷水平的选择。在机械设计的选材过程当中，由于很多材料会因为载荷水平较低而导致机械零件失去了原有的功用，所以材料的载荷水平在机械设计的选材过程当中是非常重要的[3]。在机械设计的过程当中，要先对所用材料的载荷水平进行有效的评估，优先选择那些载荷水平高的材料，然后在根据实际情况选择材料后期处理的方法，从而有效提高材料的载荷水平。例如，可以对低碳钢进行渗碳处理，对中碳钢进行调质处理等。
（3）材料尽量实现无害化。在机械设计的过程中，很多材料当中会含有很多的对人体不利的元素，例如砷、铅、六价铬、镍等元素都不利于人体的健康，即使在材料的加工过程当中进行很好的防护措施也不能避免这些元素随着其废弃物排放到环境当中而污染环境，环境受到污染之后会在生物体内加以累计，进而影响人体健康，所以在进行机械设计的选材时要加以注意。
（4）优先选择可循环利用性好的材料。在机械设计的过程当中所选用的材料很多都是金属的，而不同的零件由于使用要求不同，其使用的金属材料的种类也会有所不同，有时为了实现材料的某种性能要求，还会将很多种类的金属混合在一起形成合金材料，再加以使用，这样做虽然能实现机械材料的使用要求，但一旦机械报废，就会增加这些金属材料的回收难度，也会进一步增加回收的成本[4]。所以为了是吸纳废物的资源化，在机械设计的过程当中要充分考虑所选材料的可循环利用性，例如，在金属材料的选择方面要选用那些单一的合金材料，而且要优先选择合成金属种类少的合金材料。
（5）尽量选择低耗能和低污染材料。所谓低耗能和低污染不只是材料本身生产过程当中的低耗能和低污染，还包括材料在加工应用的工艺过程中的低能耗和低污染[5]。对于材料本身生产过程而言，选择环保型材料作为原材料是最佳的选择，而对于材料在加工应用的工艺过程来讲，即使材料是低耗能和低污染的，但也会在加工过程中由于工艺原因而产生很多的污染物和能耗，所以在加工时要注意尽量选择那些不需热处理就可达到使用要求的材料，若不能避免对材料进行热处理，要优先选择那些热处理工序较少的材料。
3在机械工程设计中设计材料的选择和应用应注意的事项
（1）注重选材的经济性与适用性。在进行机械设计的材料选择和应用时最为关心的就是材料的经济性和适用性。机械设计人员要综合分析机械设计过程当中所涉及到的生产工艺、焊接工艺、装配工艺以及铸造工艺等，同时要结合实际的设计要求来选择那些高质量而低价值的经济适用性的原材料，进而在最大程度上利用材料的使用价值，有效保证机械设计所使用的材料的设计要求，使其在机械设计过程当中发挥最大效用。例如，在机械铸造工艺当中，要充分保证机械材料的流动性、收缩性、吸气性以及偏析性；在焊接工艺当中，要充分保证材料的敏感性和适用性；在锻造工艺当中，要充分保证材料的冷镦性、冲压性、锻后冷却性以及可锻性[6]。机械材料的不同性能使得在进行机械设计的工艺时可以选择各种不同的材料，只要满足基本的工艺需求，了解各种工艺所需材料的不同性能，就能实现机械设计的材料的合理化选择。在满足机械设计材料的适用性之后，要分解实际工程预算充分考虑设计材料的经济性，不但要满足材料的质量要求，还要实现经济性的材料选择[7]。对于那些可以循环利用的原材料，要充分利用其可循环性，在机械设计过程当中要加以循环利用，有效减小资源的消耗，降低机械设计成本，从而提高经济效益。
（2）注重选材的节能性和环保性。社会可持续发展的要求使得节能环保成为当今社会所重视一大内容，社会经济的快速发展以及科技水平的快速提高都加快了资源的消耗和破坏，进一步影响了生态环境。现阶段，人们的环保意识有了很大的提升，这也使环保成为社会的焦点，并使得资源的消耗和环境的破坏成为环保问题当中的一个重要环节，要实现社会的可持续性发展就要严格控制资源的消耗[8]。所以，机械设计中的材料的选择的环保性和节能性是非常重要的。机械设计人员要严格遵守国家的可持续发展战略，在保证设计要求的前提下要优先选用低污染、低能耗的工程材料，节约那些不可再生资源并对机械材料进行合理的选材和合理设计，从而实现资源利用的高效性发展。
（3）选材的可持续发展。在机械设计的选材过程当中要始终遵循我国的可持续性发展战略，要充分重视机械设计的可持续发展。机械设计人员要基于设计需求，充分发掘所选材料的潜力并结合材料的不同特性使其发挥最大化的作用，并有针对性地实现设计应用。
4总结
总而言之，机械设计中的材料的选择和应用要综合多方面因素加以分析考虑，既要保证机械设计满足相关的标准和规范的规定以及使用要求，又要使其顺应时展的要求，并实现材料的环保性、节能性以及经济性等要求，从而实现机械设计行业又快又好的发展。
作者：胡烨 贾耀曾 单位：漯河职业技术学院
参考文献
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