機械設計中金屬材料的選擇及應用探討

陳飛

（石油工業機械產品質量監督檢驗站，黑龍江 大慶 163000）

我國城市化的建設一直延續至今，在這個過程中，機械設計行業占據著越來越重要的地位，它推動了我國經濟的發展，讓我們的城市變得更加繁榮。因此，在金屬材料的選擇方面，要保證金屬材料的質量，把好質量的金屬材料運用到機械設計中，能夠促進我國機械行業快速、健康地發展。我們要用科學合理的方式進行材料的選取，能夠合理的利用不同材質的材料，這樣能夠發揮出材料的作用。

1 機械設計中選擇材料的意義及重要性

我國是一個科技大國，在此條件下，我國科技方面的機械設計也在不斷地完善，這對那些制造的產業來說，既是機遇又是挑戰。隨著市場需求量的增高，我國的機械制造行業能夠在各個地方發揮出它的用處，有了好的金屬材料，建筑才有質量保障，這不僅是對自己負責，也是對廣大人民的保障。科技就像一把雙刃劍，有利也有弊，我們要正視弊端并解決問題，比如，由于市場的需要機械制造的企業也緊跟著需要加大生產目標，這樣就會產生原材料短缺的現象，對于這一問題的出現，我們應及時找出解決方案，提高機械設計材料的質量，發揮它的性能，延長機械產品的壽命。

2 選擇金屬材料的基本原則

2.1 材料的經濟環保性能

金山銀山都不如綠水青山，每個行業選擇材料都要經濟環保、綠色健康的材料，我們要保持一個良好的生態環境。在材料的選擇上，要部分考慮各種因素，比如，在進行一項工作時，要對自己所需的材料有一個估算，只有對所需的材料有一個大致的了解后，這樣就不會在工作的時候產生不夠用的現象，也避免了那些鋪張浪費的可恥行為。此外，還有選擇材料加工的難易程度、要注意材料價格的高低等，機械制造企業要選擇那些性價比比較高的材料，因為這樣能夠在保證質量的前提下縮減成本，能夠為企業帶來更多的利潤。

2.2 金屬材料的選擇需要考慮零件的工作環境

我們都知道，機械的設計是一個非常煩瑣的過程，它由一些細小的零部件組成，但凡有一個極小的部位有錯誤，那么，它便不能正常地進行工作，然而，這些零部件就是由金屬材料加工而成的，那些細小的零件可不容小覷，機械設計加工是否可靠，還要看這些零部件的工作環境，當這些小零件工作有溫度的環境中，那么，金屬材料便會產生熱脹冷縮的現象，如果一直在高溫的環境下使用這些零部件，嚴重時會引起機械零部件體積的膨脹，其他零件也會因此受到一些影響，如果沒有注意這些方面只用了這些零部件，由于質量沒有保證，反而會影響機械的使用安全，這樣更影響整個工作的進程；如果這些小零件工作在有濕度的環境中，那么，它的體積就會收縮，那么，這些用于緊固的螺栓就會變得松弛，由于不牢固，在那些機器運行的過程中就可能會產生螺栓脫落的現象，那么，工作人員的人身安全便不能夠得到保障，也會造成由于其他機械不能正常完成工作而導致其他零件也會受損，這樣便會得不償失。所以，我們要掌握好方法避免造成零部件的膨脹和收縮的現象，要選擇那些膨脹系數比較小的零件，還要選擇那些不易氧化，抗腐蝕性好的材料，這樣安全系數比較高，才能保障機械設計的使用要求。

2.3 金屬材料的選擇要考慮耐久性和經濟性

機械的設計要注意兩點，機械設計的耐久性是第一個注意事項，要想使機械的壽命足夠長，就要保證機械設計后的耐久性，要想有耐久性，就要保證金屬材料能夠有很長的使用年限，這樣也為機械設計 的發展前景提供了良好的條件；機械設計的經濟性是第二個注意事項，所謂機械設計的經濟性，就是在使用機械的時候安全和使用功能都能夠得到保障，這樣也可以大大降低了機械建造的成本，在對那些材料的選擇上多下功夫，所以，與那些需求量大的金屬材料進行對比，選出物美價廉的金屬材料，既能降低加工成本，又能降低制造成本，真可謂是兩全其美啊！

2.4 選擇可再生、可回收材料

在選材的方法上也是有一定講究的，選取那種可以再回收、可再利用的材料，進行二次利用的目的不僅僅是在經濟上能縮小成本，也在很大程度上保護了我們的生態環境，不能因為我們的生產而對我們的環境造成了白色污染，在使用的時候，要注意對材料進行分類，在工作前分類有利于我們工作的正常進行，提升我們的工作效率，在工作后分類是為了工業垃圾有一個歸類，方便回收，我們要堅持可持續發展的理念，用正規的方法減少廢氣廢水的排放，對工業廢料進行處理后再進行排放，這樣我們的家園會變得更加美好。

3 機械設計中應用的技術手段

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的方式都比較單一，他們不能保證在加工后能夠改變零件的重量和截面，這樣會出現各種不良的現象，有的機械設備會出現體積較大，也有的機械設備驗的重量比較大。要想處理這一現象，熱處理的方法就是其中一個非常方便的方法，它能夠提高材料的拉伸強度，在使用時就可以方便地運用到需要它的地方，這也增強了材料的可塑性，大大提高了零件的整體性能，也提高了整個工程運行的整體效率。但是，這個方法有一個弊端，那就是在進行熱處理后，經過高溫，機械產品的重量就會減少，進而在設計的時候零件的截面也會有所改變。這個方法雖然簡單，使用的過程中也要注意一些內容：一要標明調制硬度的范圍，在機械設計生產期間，對所有的零部件的要求都是非常嚴格的，因此在調制的時候，要在明顯的地方標出材料的硬度范圍，因為將它做了標注后能夠方便之后的生產，不超出范圍，可以正常地工作，一旦超出了范圍，也可以及時發現，在生產的時候超出了標準范圍，能及時發現它與生產條件的不符合，可以及時對此進行篩選，避免了不合格的現象。二要標明調制，在進行對機械材料的處理時，如果只是簡單的熱處理，那么，這個方法將是不二之選。比如，在進行調制技術的時候，以正回火的方式可使材料的硬度得到提高，這個方法會削弱材料的沖擊力度，從而使材料的斷裂率大大增加。三是材料要求要適應，在一項工作的進程中，無論是在材料的選擇方面還是技能的使用方面，都要求適應，在機械設計過程中進行調制時，要按照標準的規范進行工作、進行選材，只有符合規定的要求，這項工作才能有條不紊地進行下去。

3.2 表面硬化技術以及選材

機械設計在進行材料選擇后，都是需要進行加工，比如，有時候由于各種原因的存在，會使一些零件表面出現一層鐵銹，在進行機械工程作業的時候，難免會造成一些不便之處，只有進行加工處理后，并除掉上面的鐵銹，才可使表面的硬化現象得到處理，也可以提高零件的耐磨性和抗蝕性。在實際操作的時候，這種表面硬化的技術可以分為兩種：滲碳技術和氮化技術。這兩種技術不管是從處理方式還是從它們特點方面都有很大不同的差別。在操作的時候，第一步是將材料放到滲碳爐中進行鍛造，目的是增加鋼材的含碳量；第二步就是進行淬火的處理，目的是提高材料的硬度；第三步是運用低溫回火的技術進行消除應力，目的是提高它的穩定性。滲透鋼這個技術是整個工程中的主力，既然作為主力，那么，對它的要求是非常嚴格的，不要注意材料的使用量，不然會造成本的虧損，還要注意那些小零件的尺寸和芯部的深度。簡單地說，滲碳程度的深度需要根據實際的需求量進行確定，那么，就要延長滲碳的時間；然而，在進行氮化處理的時候，45型號是氮化處理最常用的技術，它是在氮化爐中進行的。在氮化爐中進行處理的好處就是可以減少它的變形率，也可以省去后期加工的環節。要處理過的材料進行合理的選擇，因為有些技術中對材料的硬度有要求，但是經過氮化處理的材料的硬度并不能都得到提高，所以在進行工作的時候也要留意一下這一點。

進行此技術的加工時，為了能夠很好地避免材料受到損傷，要對材料進行一定的保護措施，等加工完成后再除去他們的保護城層，這種方法和調制技術相結合，既提高了材料的硬化層，又提高了技術的強度和耐磨性。

4 結語

綜上所述，我們跟隨著時代發展進行著我們的機械設計行業，與此同時，也要保護我們的生態環境。機械設計是一件非常煩瑣的工作，它有著很多不同的種類，包括材料的性質和性能差別，這需要我們有一雙慧眼去發現，并按照規定的標準去選擇材料，遇到問題及時采取措施，在進行應用時，要保證材料的經濟性和環保性，這樣才能更符合現代化設計的要求，這樣合理的機械設計，才能保證機械設計技術得到更好的發展。