机械设计中材料选择与应用综述

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1、机械设计中材料选择与应用综述　　摘要:机械设计中材料的优选与科学应用尤为重要，是整个机械设计行业的基础。我们只有针对实践工作中存在的问题，明确材料优选重要性，满足机械设计生产标准要求，制定科学的应用策略，才能提升实践生产水平，实现经济性、优质性、适用性、可行性目标，提升生产效益，促进行业的良好发展与优质提升。关键词:机械设计;材料;选择;应用中图分类号：TU5文献标识码：A机械设计中的选择材料的意义随着现代工业化体系的不断完善，整个机械设计与加工行业面临着新的机遇和挑战。由于对机械需求量的不断增加，直接导致了材料的短缺。材料是机械设计和零件生产的基本元素，保

2、证材料的供应和恰当的选材，是机械设计行业持续发展的基础。因此，面对当前的局面，必须加强机械设计中的材料选择工作力度。一方面保证选择适合的、实用的材料，另一方面，为了节约资源、保护环境，还要在选材的过程中充分考虑材料的经济性和环保性。通过良好的完成机械设计材料的选择工作，从而推动机械设计行业的稳步发展。2机械设计中材料的选择7材料选择是否合适，会直接影响零件的质量和企业成本，因此在整个机械零件的设计与制造过程中，材料的选择是十分重要的一个环节。目前，对机械设计的材料进行选择的时候，通常都是参考相同零件或类似零件的选材方式，主要依靠传统的经验进行选择工作。但是这

3、种方式有比较严重的缺陷，一旦没有先例进行参考，通常就选择一种相对万能的材料，这种选材方式就容易出现问题。因此，我们有必要对机械设计中的材料选择进行认真分析，总结出恰当的选材方式。（1）坚持使用性的要求。材料的使用性是选材时需要坚持的首要要求，这也是保证材料性能和质量的根本因素。不同零件在选材的方面有不同的要求，一些零件对强度有很高的要求，另一些零件更加侧重于零件的耐磨性，甚至一些零件更加外观方面的美观。因此，在选材时，要坚持根据不同零件采取不同的选材策略，准确地判断零件使用性能方面的要求，选择真正适合零件设计的机械材料。7（2）材料载荷类型的选择。通过大量的

4、试验和研究，我们发现在机械设计中导致大部分零件实效的原因是由机械材料的外载荷性能所导致的，但是机械零部件具有的应用性能可以对这种问题进行有效的抑制。这种外载荷性能与抑制失效问题能力二者出现矛盾，因此，在进行机械设计的材料选择时，要以零部件材料的荷载性能作为选材的标准。可以将材料的载荷性能归纳为以下方面：1）当机械材料零部件在外载荷力的作用下发生弯曲或者扭转的现象时，材料的表层会集中大部分应力，由此可见，材料表层的性能自接决定着对材料零部件实效性的抑制效果。因此，在机械设计的选材过程中，如果选择的材料需要承受这种载荷力的作用，可以选择中碳钢调质或者低碳钢渗碳的

5、方式对材料进行加工，对表层施以高频淬或者采用淬火和低温回火的加工方式。经过处理后的零件内部通常具有较高的综合机械性能，表层具有很高的硬度。通过这样的选材和加工方式可以保证生产的成品的质量。2）对那些单纯承受拉伸或者压缩能力的材料零件，由于外载荷作用力会分布在整个零部件的横截面，所以在进行机械设计的过程中，要选择性能分布更加均匀的材料。由于高碳钢材料较脆，在承受冲击载荷时容易断裂。因此，应该避免选择这种材料作为承受高拉伸和压缩力的材料。弹性零件不允许在工作时有残余变必须具备高强度、高塑性和充足的韧性，通常选择弹簧钢作为零件的制作材料。通过近年来的研究发现，对低

6、碳钢施以淬火强韧化处理也可以满足弹性零件的使用要求。因此，要坚持恰当的选材和先进的技术相结合，从而保证生产的质量和性能。7（3）碳素钢与合金钢的选择。目前，对各种材料的选择中，碳素钢是使用率较高的一种材料。由于加工工艺性好、价格便宜使碳素钢被广泛使用，但是，碳素钢也有较为明显的缺点，一定程度上制约了使用范围。碳素钢的强度和韧性较差，中等形状以上的零件不能被整体的淬透，这些都是碳素钢的局限性。为了改善碳素钢的缺陷，可以在碳素钢中加入适量的合金元素，形成一种新的材料-合金钢。在合金结构钢中，合金元素主要起提高强度和韧性以及增加淬透性的作用。除了这三个作用外，由于

7、能形成炭化元素的合金元素的加入，也提高了材料的耐磨性。另外，当合金含量较高时，可以使材料的性能进一步提高。例如在耐热、不锈、耐腐性方面都有提高。通常只有在外载的应力较大，且较复杂的情况下才会选择合金钢。另外，有时为了改善淬火的工艺性，避免淬火裂纹产生或减小变形也会选择合金钢制造。这有在上述特殊情况下才会选择使用合金钢，一方面是为了保证特殊情况下得零件质量，另一方面也是为了避免资源的浪费。（4）选择加工过程中污染和能源消耗程度较低的材料。1）尽量避免采用热处理的材料。热处理的工艺决定着机械零件的性能和使用寿命，但是，这种工艺会对环境产生较大污染，同时也会消耗较

8、多的能源。因此，在选择材料的时候，尽量选择在热轧、冷