机械设计中的材料的选择和应用探析
摘要：本文首先分析了在机械设计中重视材料选择的意义，然后从环保角度以及技术要求角度来对此进行了分析和探讨，技术方面主要包括了调质技术以及表面硬化技术。
关键词：机械设计材料选择应用探析
在机械设计中对材料进行选择以及应用已经成为一个备受关注的问题，因为机械行业目前正处于迅速发展中，同时改变经济增长方式以及我国正在进行可持续发展的深入改革，所以说注重机械设计中材料的使用也是其中一个非常重要的环节。其中最核心的所在就是让机械设计中材料的使用与环节保护协调进行。本文就对于机械设计中材料的选择以及应用进行分析和探讨。
1 在机械设计中注重材料选择以及应用的意义分析
目前随着我国经济的迅速发展，对于资源的需求正在迅速增加，其中很多应用于机械设计的很多材料都已被大量开采，也有一些已经变成了稀缺的资源，再加上我国人口众多很多资源尽管总量丰富但是人均却排在世界末尾。同时因为社会发展出现了争夺资源的现象，所以在机械设计中材料的选择以及应用空间就被进一步的压缩，在这种情况下我们就应该在机械设计的材料选择方面更为注重绿色环保以及经济性。充分的利用目前较为有限的资源来做好机械设计中材料选择与应用的工作，就是目前机械行业发展的一个重要环节，也是值得
去探讨的关键点。
2 机械设计中材料选择与应用的技术手段探析
2.1 调质工艺以及有关设计应用分析
目前来看最为常用的热处理技术就是调质技术。大多数的零部件都是可以使用调质技术来进行处理的，其效果就是可以有效的提高所选材料的综合性能，也就是可以通过调质技术来进行强度的拉伸以及屈服等。通过调质技术可以提高材料的拉伸强度以及屈服强度，通过提高屈强比以及冲击力来让材料更具备强度和塑性。通过强度以及冲击强度的提高，就可以让零部件在设计的时候使用更小的截面从而减小整个机械设备的重量，还可以减少部件所占的空间以及消耗。所以说在一些情况下注重调质技术的使用可以有效的减少机械空间。
在进行调质技术处理时要注意以下几个要求：第一就是应该注明调质，如果只是注明进行热处理的话，很多厂家可能会使用其他的处理技术，比如说正回火来达到其要求的硬度，但是正回火技术会让材料的强度以及冲击强度变得很低，在实际工作中就很可能会导致出现早期的断裂现象。第二就是要注明调质的硬度范围，这样既方便了工厂的生产，同时硬度范围过于窄的话就无法满足实际生产中的需求。第三就是硬度和其要求的强度是要相适应的。在我国的国家标准以及国外标准中都有专门的对照表来进行参考。
2.2 表面硬化技术以及选材
在设计中还经常要对金属的材料表面进行硬化技术处理，其作用就是可以提高耐磨性以及耐蚀性等，比较常用到的硬化技术就是渗碳技术以及氮化技术等。
渗碳技术就是在渗碳炉中，把钢材在表面的碳含量增加到被允许的范围之内进行淬火，让其表面的硬度达到技术要求，然后再用低温回火技术来消除应力以及稳定组织结构。渗碳技术使用的都是渗碳钢，在设计时就可以根据具体的要求来，比如零部件的尺寸以及心部的强度等来进行材料的选择以及深度的确定，要注意不应该过渡的使用材料否则就会增加生产的成本。一般来说有效的截面面积小于50毫米的话，就可以选择20Cr；截面面积在50-150毫米并且重量小于50千克的话，就可以选择20Crmnti。对于渗碳层度的深度来说要根据具体的实际需求来确定，这样可以有效节约成本。增加层深就意味着要延长渗碳的时间。
2.3 氮化处理技术
一般来说任何钢材都可以进行氮化技术的处理，但是最常用的氮化钢是45型号.氮化技术是在氮化炉中进行的，所以其主要的优势在于变形较小，在氮化之后就可以不再进行加工。氮化的硬度要根据材料的质量来确定，其中需要注意的就是在设计的时候应该尽可能使用整体氮化处理技术，因为氮化层本身来说只有好处没有坏处，所以没
有必要进行二次处理来将其消除。在必要的时候可以使用局部氮化技术来做局部的保护，在氮化之后再去掉保护层。氮化处理技术的最大优势在就在热处理中变形较小并且硬化层较小，特别是用于和调质技术结合来使用，可以有效的提高技术的强度以及耐磨性。
3 机械设计中材料选择以及应用的注意事项分析
3.1 实用性以及经济性原则
在机械设计中材料的选择以及应用上，应该注意实用性以及经济性原则。在对机械设计中的材料选择上，主要是针对机械的零部件进行合理的设计以及架构，其中铸造技术以及焊接技术、锻造技术、粘结固话技术等都是根据材料选择的不同方面以及不同技术要求来进行的。铸造技术主要是针对材料的收缩性以及吸气性质来进行的，锻造技术主要是针对材料有冷却系以及冷镦性的性质，焊接技术主要是针对材料有敏感性，粘结固化技术主要是针对材料有粘结固话性质。只有采取的技术可以满足材料的这些性质才可以让材料符合技术性要求。同时，对于机械设计中材料的选择上还应该注意经济性，也就是说针对材料的选择在达到了技术性的要求之后还应该尽量的选择价格较低的原材料。不仅本身成本较低，同时材料的加工成本等也应该较低。
3.2 要注重环保性
在对机械设计中材料选择方面应该注意环保性，这也是非常重要的一个方面。目前随着我国经济快速发展以及社会进步，取得经济建设的同时也对环境造成了很大影响，再加上我国资源本身较为紧张等原因，所以说在机械设计中更应该注意材料选择上的环境保护问题。尽可能的选择能耗较低、成本较低、污染较少以及效率较高的材料。根据统计，铸件设计阶段5%的成本却可以对生产成本的80%产生影响。
4 贯彻可持续发展观念
在机械设计中对材料的选择等要贯彻可持续发展观念，这样可以让材料的选择与应用都达到最佳效果，同时可以有效的整合机械的设计以及材料的使用。
结语：从上文的论述可以看出，机械设计中材料的使用，主要可以从技术以及环保两个角度来进行探讨，对此应该给予更多的关注，让我国机械行业更加健康的发展。
参考文献
[1]周一鸣,索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程,2011(12)
