摘要：針對機械設計過程中的材料的選擇和應用問題進行具體探討，從機械設計中進行材料選擇的意義入手，詳細論述了所涉及到的材料選擇和處理問題，并分析了其中的注意事項，指出應該從技術和環(huán)保兩個方面入手，做好機械設計中的材料的選擇和應用工作。

關鍵詞：機械設計；機械材料；材料選擇；材料處理

材料的選擇和應用則是進行機械設計的重要環(huán)節(jié)，隨著不斷發(fā)展的機械工業(yè)技術的影響，在各個領域中都涉及到高科技的機械產(chǎn)品。經(jīng)過分析，應該結合具體的工況要求，進行合理有效的機械設計材料的相關處理活動，并能夠有效貫徹落實好綠色節(jié)能環(huán)保的相關要求，保證有效進行可持續(xù)發(fā)展的道路[1]。這里結合相關的工作經(jīng)驗，就如何有效進行材料問題在機械設計領域中的選擇和處理進行相關論述，希望能夠對于今后的機械設計具有一定借鑒作用。

1 機械設計中進行材料選擇的意義分析

當前，我國的經(jīng)濟水平發(fā)展速度非常快，經(jīng)濟領域各個方面都呈現(xiàn)了長足的發(fā)展，此過程就使用了大量的資源，造成了大量的機械制造資源的浪費，在快速發(fā)展過程中，消耗了大量的機械制造材料。我國具有非常豐富的資源，但是由于人口眾多，這樣就造成人均資源占有量非常低。根據(jù)這樣的實際背景，應該更加注重機械設計中的材料選擇問題，應該有效保證在選材過程中的節(jié)約能源以及綠色環(huán)保問題[2]，應該重點從經(jīng)濟性方面進行考慮，能夠充分利用好有限資源，更好地進行社會建設。

2 進行材料的選擇和處理應用探討

2.1 淺析調質技術和相關工藝

調質技術則是在進行機械設計過程中最為常用一種熱處理方式，目的則是有效增強零件材料的剛度以及強度，有效滿足實際工況中的對于零件綜合性能的較高要求，在使用過程中，能夠讓材料承受更大的沖擊力，這點在眾多的機械設計領域中具有廣泛的應用。為了能夠滿足具備比較大的沖擊力的要求，可以選擇很小的截面積，這點在進行機械設計過程中，能夠有效節(jié)約材料，能夠保證有控制設備的體積和重量。所以，在機械設計過程中，這種處理方式經(jīng)常采用。但是，在具體的調質過程中，應該注意下述幾點問題[3]：第一，認真選擇需要進行調質的原材料，應該注意進行調質后的產(chǎn)品的機械性能的變化。中碳鋼則是比較適合進行調質的跳財，要求能夠具備0.27%～0.50%范圍內的含碳量。對于過低的含碳量的鋼體來說，則不適合進行淬硬處理，回火之后不能有效達到需要的強度；對于過高的含碳量的鋼體來說，則沒有足夠的韌性。同時，為了有效保證鋼的淬透性有所增加，能加入相關的合金元素Cr、Ni、Mn、Si等；第二，應該針對零件結構形狀進行設計方面的優(yōu)化處理，保證避免出現(xiàn)壁厚相差懸殊的壁厚問題，避免出現(xiàn)尖角和棱角的設計，為了保證避免出現(xiàn)熱處理中的開裂和變形問題，應該采用對稱和封閉的結構；第三，應該根據(jù)相關技術標準的要求，進行工藝線路的安排，并能根據(jù)實際情況的要求，保證一定的加工余量。

2.2 表面化學熱處理技術以及選材問題思考

零件的成型過程在機械加工過程中會經(jīng)過非常多的工序，其中，應該充分重視相應的金屬表面的化學熱處理過程。對于經(jīng)過表面硬化處理的金屬材料來說，能夠明顯提高其自身的抗腐蝕、耐磨性能，能夠具備較高的硬度要求，但是，內部也能具備一定的塑性和韌性。當前，氮化技術、碳氮共滲、滲碳技術則是幾種最為常見的硬化處理技術。通過有效的表面氧化處理，能夠進行相關的發(fā)黑或者發(fā)藍處理，則能讓材料具備較強的抗蝕能力，具有漂亮的外觀。

（1）碳氮共滲。這也稱為氰化，則是對于零件同時進行滲氮、滲碳的過程，通過處理，能夠有效提高零件表面的耐磨性和硬度，使得抗腐蝕性以及疲勞強度進一步提高。經(jīng)過處理，耐磨性強于滲碳，抗腐蝕性能也有提高，共滲層的硬度能夠到達HV1000左右，具有比較小的零件變形，相比于滲氮來說，生產(chǎn)周期縮短。液體氰化有劇毒則是其缺點。根據(jù)實踐經(jīng)驗分析，對于高溫共滲層來說，1～2mm的深度較為合適；對于中溫共滲層來說，0.3～0.8mm的深度較為合適；對于低溫共滲層來說，0.02～0.06 mm深度較為合適。

（2）滲碳技術。在進行滲碳處理以后，必須經(jīng)過一定的淬火處理，能夠讓表面硬度達到HRC58～65，但是，心部的硬度則是在20～45HRC的范圍。應該注意，對于0.5～ 2 mm范圍內的滲碳層厚度，以及在0.85%～1.05%范圍內的表面含碳量，在進行零件的滲碳處理過程中，應該根據(jù)實際情況出發(fā)，參考就的工作條件以及具體尺寸要求來進行設計，并進行合理的選擇，反之，就會導致生產(chǎn)成本的一定增加。結合零件所要承受的負荷大小，結合一定的工作實踐經(jīng)驗，對于超重負荷情況下，應該保證厚度大于1.5毫米；對于較大負荷的情況下，應該保證厚度在1.0～ 1.5 毫米范圍內；對于較輕的負荷情況時，則應該保證厚度在0.5 mm范圍內。

（3）氮化處理技術。通過滲氮處理，能保證零件的表面硬度提高，并且具有較高的抗蝕性和耐磨性?？傮w上來看，氮化技術可以應用在任一一種鋼材中，但是，最為常用的則是45型號氮化鋼。對于氮化技術來說，為了保證能夠具有較小的變形要求，不用進行再次加工處理，應該要求都在氮化爐中進行。就氮化的硬度方面來說，應該從實際原材料的質量來進行確定，根據(jù)具體的實際滲氮工藝的使用要求來決定其滲氮厚度，一般來說，則在0.6～0.7 mm范圍內。值得注意一點則是，應該盡量把氮化處理技術應用在整體中，并且結合相應的調質技術進行，保證零件的耐磨性和強度有所提高。對于各種高精密機床、高速傳動的齒輪零件中，則應用相關的滲氮處理技術比較多，能夠保證零件具有承受高變載荷的能力，其具備較小的變形，還具有一定的耐磨耐沖蝕的特性。

（4）氧化處理（發(fā)藍或發(fā)黑）。在進行一定的氧化處理后，往往可以得到比較美麗的外觀，同時，能保證零件較強的抗蝕能力。在零件表面形成一定的具有厚度在0.5～1.5 μm范圍的磁性氧化鐵的氧化膜，盡管相比于其他化學膜，沒有較高的耐磨性和抗蝕性，但是，具有一定的光澤和顏色，能夠起到美觀的作用。通過肥皂或者重鉻酸溶液浸泡相關的氧化后零件，能保證氧化膜的潤滑性以及防腐性有所提高，在這樣基礎上，就能進行錠子油、機油、變壓器油的涂抹操作。

3 機械設計選材需要注意的事項分析

3.1 要注重綠色環(huán)保

應該盡量把綠色環(huán)保的材料應用到機械設計過程中，盡量避免出現(xiàn)較為嚴重的污染問題，盡量不使用出現(xiàn)污染的相關材料，這對于機械使用的人員的安全具有重要意義，也關系到整個社會的穩(wěn)定，另外，使用綠色環(huán)保材料也能符合國家的可持續(xù)發(fā)展的具體要求，有效緩解國家的資源缺乏問題。

3.2 實用性和經(jīng)濟性

在進行機械設計選材和應用過程中，應該關注以下兩個方面，一是，應該從機械零件設計過程中，從實際出發(fā)，選擇最為合適的材料；二是，盡量節(jié)約材料，在符合使用的過程中，選擇價格低廉、常用的普通材料，通過相應的熱處理技術實現(xiàn)，能夠權衡好經(jīng)濟性和實用性的問題，有效使得企業(yè)成本得到節(jié)省，保證企業(yè)的利潤率。

4 走可持續(xù)發(fā)展道路

應該把可持續(xù)發(fā)展的道路應用在機械設計的材料選擇和應用過程中，保證實現(xiàn)雙贏的局面，一方面，能保證完成有效的機械設計的相關的材料的應用，也能保證機械行業(yè)更具穩(wěn)定性的發(fā)展。

5 結語

由此可見，在機械設計中的材料選擇和應用問題具有十分重要的意義。應該要求相關的工作人員嚴格按照相關的技術規(guī)范執(zhí)行，保證認真的工作態(tài)度，在進行機械材料的選擇方面，從環(huán)保和技術入手，有效對于處理技術工藝進行合理安排，保證我國的機械工業(yè)技術能夠持續(xù)健康的發(fā)展。

參考文獻：

[1] 程瑞香.動態(tài)熱機械分析在木材加工行業(yè)的應用[J].木材工業(yè)，2005，19（4）.

[2] 方蕾，李金方.淺析綠色設計理念在機械設計制造中的應用[J].機械管理開發(fā)，2014，（5）.

[3] 王國榮，陳林燕，何霞，等.調質工藝對壓裂泵閥箱30CrNi2MoV鋼組織和性能的影響[J].功能材料，2014，（z1）.