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摘要：在機械產品的生產中除科學加工技術外，金屬材料的應用也十分重要，是整個機械設計環節的重點，對產品的質量和機械行業的發展有著重大意義。因此，這就需要在機械產品生產前細致挑選金屬材料，不僅要保證材料符合設計和后期的加工需求，同時還要保證材料的實用性、經濟性、節能性，才能在后期的應用中發揮最大性能。對此，本文就對機械設備生產設計中金屬材料的選擇及應用做出詳細論述。

關鍵詞：機械設計；金屬材料；選擇；應用；研究

0引言

科技的發展帶動了工業化水平的提高，同時也帶動了機械制造業的發展，使得機械設備功能愈加豐富、質量也越來越高。在未來的發展中工業制造水平會愈加完善，基于此，對于機械材料來說也需要不斷地發展，才能跟得上制造業的腳步。但就目前的機械材料市場來說，仍然有很大的空缺，尤其是一些稀缺材料，多行業的需求和競爭較大，對機械行業產生一定的影響，如機械設計的材料受到很大限制。因此，這就需要在進行機械設計時，科學選擇原材料，最大程度的發揮材料的作用。

1機械設計中選擇材料的意義及重要性

在時展的帶動下，科技、工業化也在不斷完善，這對制造業來說是一次機遇也是挑戰，就機械產品的需求量來說，市場需求越來越高，使機械制造業贏得了經濟發展機會。機械制造企業也加大了生產目標，這就會因市場競爭出現原材料短缺。因此，面對這一問題，就必須要提高機械設計材料質量，最大程度的發揮其性能，延長機械產品的使用壽命。

2機械設計中金屬材料選擇的基本原則

機械設計金屬材料的選擇中要綜合考慮材料的性能，例如荷載大小、工作環境、金屬材料與零件尺寸和質量是否符合、加工性能及經濟性。以下對機械設計選擇的基本原則做出闡述。

2.1載荷的大小和性質

荷載大小在機械設計中有著重要意義，在進行設計時，要充分考慮材料荷載的承受能力，并根據材料自身的荷載能力進行選擇，如此才能滿足機械設計的需求。除此之外，在選擇中還要根據機械設計的實際需要，對材料的性質進行綜合分析。

2.2零件的工作環境

機械設計的工作環境對金屬材料也會帶來影響，因此，這就需要根據實際的設計環境選擇材料。例如，位于濕熱的環境中，金屬材料很容易因外部環境受到腐蝕，因此，在這一環境的中應選擇抗腐蝕性強的金屬材料，這樣才不會因環境的影響對材料造成損害，保護其性能不受影響。除此之外，還要考慮材料自身的力學性能。

2.3零件的尺寸及質量

在機械設備的生產中，對零件有著嚴格的要求，具體體現在零件的尺寸和質量上。因此，為了保證零件的制造符合機械設備的生產需求，就需要重視材料挑選。此外，一些特殊的金屬材料無法滿足尺寸和質量要求，那么就不可使用。

2.4零件結構及材料的加工性能

機械設備的生產中，機械零件發揮著重要作用，而機械零件是由原材料加工而成，直接關系著機械零件的整體質量，如果所選擇的材料無法通過后期加工中的各個技術環節，就無法滿足機械設備生產中的零件質量。所以在進行機械材料的選擇時要重視材料的整體結構和加工性能，滿足各個階段的技術操作。

2.5材料的經濟性

材料的經濟性直接影響著經濟效益，因此，在選擇中就需要根據所需材料性能進行細致分析，對材料設計中的所有環節進行計算，此外，還可以適當采用組合機構，降低生產成本。另外，還要對所需材料的市場進行了解，在保證質量和需求的基礎上，選擇經濟性較高的金屬材料。

3機械設計中應用的技術手段

在機械設計中要根據相關工藝和要求進行，才能保證設計質量，以下對此做出論述。

3.1調制工藝以及有關設計應用分析

傳統的機械材料的加工處理方式無法改變后期零件的重量和截面，可能會導致機械設備的體積和重量較大。而通過熱處理方式可以優化這一點，例如較為常用的調質技術（熱處理方式），提高材料的拉伸強度和屈服度，增強材料的可塑性，有助于增強零件的整體性能。與此同時，經過這種處理方式后，在進行設計時可優化零件的截面使得機械產品的重量有所減少。但在實際的應用中還需要特別注意以下幾點：①注明調質：在進行機械材料的熱處理時，如果單純的只是進行熱處理，則可以使用這種方式。例如，進行調質技術，通過正回火工藝可以大大提高材料硬度，但還需注意的是，正回火技術會降低材料的沖擊強度，增加材料的斷裂率。②注明調質硬度范圍：在進行調質工作時要表明材料的硬度范圍，將其標注后便于后期的生產，以免在生產中超出標準范圍，與生產條件不符合。③材料要求要適應：使用調質技術時，要嚴格按照標準規范進行，材料、操作要求都要符合規范。

3.2表面硬化技術以及選材

機械設計材料后期需要進行加工處理，如表面硬化技術處理，從而提高零件的耐磨性和抗蝕性。在實際中較常使用的表面硬化處理技術主要分為兩種：滲碳技術、氮化技術。兩種技術的處理方式和特點也大不相同。具體來說，處理方式主要依托滲碳爐，在操作中將材料放置滲碳爐，增加鋼材材料的碳含量，然后再進行淬火處理，提高材料的硬度，最后通過低溫回火技術消除應力，提高穩定性。在使用該技術中由于主要使用滲碳鋼，對此，就需要在前期設計時根據材料設計的具體要求，如確定零部件的尺寸、芯部強度來選擇適用的深度，要注意不應過度使用材料，否則會增加生產成本。一般來說，有效的截面面積小于50毫米的話，就可以選擇20Cr；截面面積在50-150平米并且重量小于50千克的話，就可以選擇20Crmnti。對于滲碳層度的深度來說要根據具體的實際需求來確定，這樣一來可以有效節約成本，增加層深就意味著要延長滲碳的時間；氮化處理技術的處理方式實適用性較廣，可用于任何鋼制材料，是較為常見的處理技術，可提高設計質量和機械材料的穩定性。在進行氮化處理時，最常用的氮化處理技術是45型號，在氮化爐中進行，用這種技術的處理優勢可以減少變形率。另外，使用氮化處理技術后可以省去后期的加工環節。但經過氮化處理技術的材料硬度并不會都得到提高，具體還需要根據材料質量完成。另外，通過氮化處理技術，可以提高加工處理質量，省去有可能再次處理的時間、資源。此外，進行該技術時，為了避免材料受到傷害，可對材料的局部進行保護，待加工完成后再去除保護層，通過這種方式可以提高材料的硬化層，若再結合調制技術使用，則可以大大提高技術的強度和耐磨性。

3.3機械設計中金屬材料應用的適用性與經濟性

在金屬材料的選擇中要符合實用性和經濟性，才能保證金屬材料的功能得到最大發揮，包括材料的特性等。如碳素鋼材料。具體來說，碳素鋼金屬材料在機械零件加工中有著很強的優勢性，因此，在機械設備零件的設計中碳素鋼材料較為常見。但值得注意的是，碳素鋼材料的強度、韌性存在欠缺，在進行淬火加工時易斷、變形。因此，為了彌補這一點，可以通過處理來優化這一點，例如在碳素鋼的加工中加入合金元素，使其變成合金鋼。如此一來，可以優化碳鋼素的強度和韌性，提高材料性能，還能增加材料的力學性能。此外，在材料的應用中還需要特別注意，要根據材料性能選擇適合的制造工藝，包括機械設計加工生產中對材料的處理方式。整體性能較好的金屬材料的加工中可以選擇鑄造技術完成，包括收縮性、吸氣性等材料。對沖壓性、冷鐓性較好的材料的應用中可選擇焊接技術，符合淬透性標準、熱敏感、氧化脫碳等相關性能要求的可以采用熱處理加工工藝。在加工中，所選材料必須要符合切削作業的可操作性，除此之外，在選擇中要選擇性能較好、成本較低的材料，提高材料的銷售率，為企業獲得更大的經濟效益。

4機械設計中材料應用的環保性和節能性

4.1選擇低能耗的材料

在機械設計材料的選擇中除性能標準外，還要符合綠色發展觀，挑選污染較低、能耗較低的材料，減少加工中產生的廢氣和廢物，有效保護環境和資源，實現綠色制造。此外，為了符合綠色發展需求，可選擇只需通過熱軋、冷軋就能進行加工處理的材料，如冷處理工藝具有節約環保的優勢，同時在加工處理時問題的出現率較小。在選擇熱處理時，由于部分金屬材料會存在差異，在實際的施工中處理方式也會出現差異，而結構較為復雜的金屬材料在加工中對環境的污染較大，能源消耗也較高，對此，為了降低能源消耗和環境污染，應選擇加工工序較少的材料，降低對環境的污染和能源消耗，實現經濟效益和環境保護。

4.2選擇環保型材料

一些材質的材料可回收，具有再生功能，實現材料的循環使用，有助于能源保護。因此，在材料選擇中盡量挑選環保型材料，這樣一來，不僅可以實現經濟上的節約，還有助于保護環境。此外，應在保證材料性能的基礎上，對材料的選則應避免過于復雜，因為材料種類過多時，會增加廢棄回收利用的難度，造成材料浪費。除此之外，橡膠與金屬混合或黏合的材料污染率較高，要盡量避免使用此類材料。

4.3選擇新型安全材料

隨著科技的發展，越來越多的新型材料出現，其安全性高于傳統材料，同時有助于環境的綠色發展。具體來說，傳統的金屬材料自身具有很強的危害性，后期在進行加工處理時，會出現化學變化，產生有害氣體，對接觸者和環境帶來很大的傷害。對此，在機械材料的選擇中，應在滿足機械設計要求的基礎上，使用新型材料進行機械零件制造，避免因傳統金屬材料中的有害物質，對人體和環境帶來傷害。除此之外，還應重視對材料物質的檢測，了解材料的毒副作用，對一些危害性較強的材料在加工時做好防護和處理工作。例如，金屬泡沫材料，是一種較為安全的材料，不但對人體和環境無副作用，同時還能循環利用，且適用性較強，如可用于重量輕、堅硬的夾層板的芯板、同時也可用于高功率的機械電子設備，起到冷卻作用。因此，在材料的選擇中盡量使用新型材料，保護環境的發展。

5結論

上述對機械設計中材料的選擇和應用做出了分析和論述，通過以上得知，在我國經濟的發展帶動下，我國制造業的水平也得到了顯著提高，對機械設備的需求量和要求也在逐漸增加，這也表明，機械產品的質量、性能必須要滿足人們的需求。而機械產品的生產中零件是重要的組成部分，對機械產品的整體質量有著直接聯系，對此就需要重視機械產品中零件的材料選擇及應用，不僅要保證材料滿足設計加工需求，還符合適用性、經濟性、環境性、節能性的特點，為企業謀求更大的經濟效益，同時還符合我國綠色發展的理念。

參考文獻：

[1]齊天峰，王謝濤，王宇航.基于金屬材料的熱處理對機械設計的影響[J].科技經濟導刊，2018，26（32）：73.

[2]楊姝.寓德育于金屬材料與機械加工課程的教學設計[J].遼寧高職學報，2013，15（03）：34-36.

[3]趙大偉.基于DSP的微機械材料力學性能測控系統的設計[J].冶金與材料，2018，38（06）：70，72.

作者:方偉濤 單位:浙江省加西貝拉壓縮機有限公司