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摘要：近年来，我国机械制造业发展迅速，一定程度上推动了我国工业化进程。众所周知，机械制造业涉及诸多环节，其中设计环节决定着机械产品的整个生产效率及生产质量，而机械材料的选择更是机械设计的重中之重，受到机械设计业内人士的广泛关注。
关键词：机械设计；材料；选择及使用
机械设计中的材料的选择和应用在机械设计和制造中具有非常重要的位置，对机械行业的发展影响深远，对国民经济发展有着重要的支撑作用，做出了重要的贡献，科学发展观的提出，为机械设计中的材料的选择和应用提出了新的要求，我们不仅要重视纯粹的机械设计的发展，更要实现机械设计与经济及环境保护的协调、可持续发展[1]。
一、机械设计中常用的材料
（一）金属材料
在机械设计中所选用的材料中，金属材料是应用最为广泛的。在金属材料中最为常用的是钢和铁，之所以这两种材料选用较多，主要是因为钢和铁的强度以及韧性相对较强，而且价格低廉，容易获取。而且可以在其中加入一些其他金属材料制成合金材料，经常被应用到各类机械零件中，金属材料也是机械设计的主要基础材料。
（二）高分子材料
随着我国科学技术的进步，高分子材料逐渐出现在人们的生产生活中，而且高分子材料有着其独特的优势，因此在机械设计中，占比越来越大。在高分子材料中应用最多的就是塑料、合成纤维等，这些材料具有来源广泛，延展性强等特点，而且在制作过程中消耗的能源非常少，受到了人们的重视，得到了广泛的应用，但是最近几年，人们逐渐发现塑料制品能够产生“白色污染”，因此就目前来说人们需要一种更加环保的高分子材料[2]。
（三）复合材料
所谓复合材料就是指由两种或者以上材料通过物理或者化学方法结合在一起的材料。一般来说复合材料会同时具有两种材料的优点，因此对于一些要求相对复杂的机械设计，复合材料是首选。而且复合材料又分为金属材料和非金属材料，常见的复合材料有合金、树脂等。
（四）陶瓷材料
组成陶瓷的主要成分是硅，因此陶瓷材料具有密度低、硬度高、耐腐蚀等特点，因此在一些对密封性要求比较高的机械设计中可以选择陶瓷材料，但是陶瓷材料也有自身的缺点，造价高而且容易破碎，因此应用范围相对较小。
二、机械设计中材料的选择与应用策略
（一）明确机械设计要求
为保证机械设计中机械材料选择的科学、合理，设计人员应明确机械设计要求，把握设计工作的重点与难点，保证设计工作的顺利进行，尤其应注意以下问题：一方面，明确设计零件用途。机械零件用途不同，对零件性能的要求差别较大，直接影响材料的选择，因此，设计人员应结合零件用途，分析零件所处的工作环境，以及使用中的影响因素，对比分析不同材料的适用性。必要情况下，对零件所处的工作环境进行仿真模拟，掌握零件各种受力参数，选择针对性机械材料。另一方面，做好材料经济性分析。不同机械材料不仅性能差别较大，而且价格有较大差异，因此，机械设计中应做好成本的控制，对各种待选材料的经济性进行分析，认真分析零件生产所需工艺，以及在生产中的人力、财力投入情况，确定最佳的机械材料应用方案[3]。
（二）做好材料性能分析
机械材料性能对机械零件性能及使用寿命造成的影响最为直接，因此，设计过程中应将材料性能分析作为重点工作加以落实，具体可从以下内容入手：首先，做好物理性能分析。机械材料的物理性能较多，包括导热性、导电性、熔点和密度等，要求设计人员结合零件所处工作环境，对比各类机械材料的物理性能，尤其应分析制造工艺复杂性情况，确定最佳的机械材料。例如，当机械零件的重量有限制时，可考虑使用铝合金、镁合金等轻金属材料。其次，做好化学性能分析。机械材料的化学性能包括化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等。例如，部分零件在高温条件下运行，为延长其使用寿命应考虑使用耐高温、抗氧化性强的机械材料。最后，做好工艺性能分析。机械材料的工艺性能有：焊接性能、切削性能、锻造性能等，这些性能决定着零件生产的难易程度，因此，需要设计人员通过试验确定所用材料，而后组织专家对各类材料的可行性进行分析，确定最佳的机械材料选择方案。
（三）选优合理处理工艺
机械零件生产时，为提高零件综合性能往往采用相关工艺进行处理，促进机械生产工作的顺利进行，设计人员应分析不同机械材料所用处理工艺的复杂度，确定最佳的处理方案。接下来以钢材料的热处理为例进行分析。钢热处理分为普通热处理、表面热处理，其中普通热处理包括退火、正火、淬火、回火等，表面热处理有渗碳、渗氮、高频淬火等。如机械材料硬度较大，不利于切削、生产时，需要进行退火处理，以降低材料硬度。与之相反，如想提高机械材料硬度，可对钢材料进行正火处理。另外，经退火或正火处理，机械材料硬度、强度还无法满足设计要求时，此时应考虑使用淬火与回火进行处理，以获得优异的力学性能，得到脆、硬的马氏体。如需要机械零件表面至心部具有不同的性能时，则需对其进行表面热处理。例如，为提高零件表面的耐腐蚀性、热硬性时，可对其进行氮化处理。如需获得表面的高碳回火马氏体，而心部为低碳回火马氏体，则需进行钢的渗碳处理。如需表面层为淬火组织，而内部为淬火前组织时，可考虑采用高频淬火进行处理，其中电流频率越高则获得的淬透层越薄。总之，不同的处理工艺，实施流程及复杂度有所不同，要求设计人员设计过程中做好充分的考虑。
三、结语
总之，随着我国工业进程的不断加快，我国的机械化程度也越来越高，不仅是工业生产场所应用到一些机械设备，甚至一些家庭中也逐渐出现一些机械设备，其应用范围越来越广泛，也給人们的生活生产带来了极大的便利，因此在机械设计过程中，为了保证机械设备的安全性和实用性，必须合理选择材料，从而既保证了生产过程的顺利开展，也保证了人们生命财产的安全。
作者简介：孙健，身份证号：320522197905243915。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.18-18.
[2]安晓宁.绿色设计的机械产品材料选择相关问题探讨[J].机械研究与应用，2011，08（4）：129-130.
关键词：机械设计；材料；选择及使用
机械设计中的材料的选择和应用在机械设计和制造中具有非常重要的位置，对机械行业的发展影响深远，对国民经济发展有着重要的支撑作用，做出了重要的贡献，科学发展观的提出，为机械设计中的材料的选择和应用提出了新的要求，我们不仅要重视纯粹的机械设计的发展，更要实现机械设计与经济及环境保护的协调、可持续发展[1]。
一、机械设计中常用的材料
（一）金属材料
在机械设计中所选用的材料中，金属材料是应用最为广泛的。在金属材料中最为常用的是钢和铁，之所以这两种材料选用较多，主要是因为钢和铁的强度以及韧性相对较强，而且价格低廉，容易获取。而且可以在其中加入一些其他金属材料制成合金材料，经常被应用到各类机械零件中，金属材料也是机械设计的主要基础材料。
（二）高分子材料
随着我国科学技术的进步，高分子材料逐渐出现在人们的生产生活中，而且高分子材料有着其独特的优势，因此在机械设计中，占比越来越大。在高分子材料中应用最多的就是塑料、合成纤维等，这些材料具有来源广泛，延展性强等特点，而且在制作过程中消耗的能源非常少，受到了人们的重视，得到了广泛的应用，但是最近几年，人们逐渐发现塑料制品能够产生“白色污染”，因此就目前来说人们需要一种更加环保的高分子材料[2]。
（三）复合材料
所谓复合材料就是指由两种或者以上材料通过物理或者化学方法结合在一起的材料。一般来说复合材料会同时具有两种材料的优点，因此对于一些要求相对复杂的机械设计，复合材料是首选。而且复合材料又分为金属材料和非金属材料，常见的复合材料有合金、树脂等。
（四）陶瓷材料
组成陶瓷的主要成分是硅，因此陶瓷材料具有密度低、硬度高、耐腐蚀等特点，因此在一些对密封性要求比较高的机械设计中可以选择陶瓷材料，但是陶瓷材料也有自身的缺点，造价高而且容易破碎，因此应用范围相对较小。
二、机械设计中材料的选择与应用策略
（一）明确机械设计要求
为保证机械设计中机械材料选择的科学、合理，设计人员应明确机械设计要求，把握设计工作的重点与难点，保证设计工作的顺利进行，尤其应注意以下问题：一方面，明确设计零件用途。机械零件用途不同，对零件性能的要求差别较大，直接影响材料的选择，因此，设计人员应结合零件用途，分析零件所处的工作环境，以及使用中的影响因素，对比分析不同材料的适用性。必要情况下，对零件所处的工作环境进行仿真模拟，掌握零件各种受力参数，选择针对性机械材料。另一方面，做好材料经济性分析。不同机械材料不仅性能差别较大，而且价格有较大差异，因此，机械设计中应做好成本的控制，对各种待选材料的经济性进行分析，认真分析零件生产所需工艺，以及在生产中的人力、财力投入情况，确定最佳的机械材料应用方案[3]。
（二）做好材料性能分析
机械材料性能对机械零件性能及使用寿命造成的影响最为直接，因此，设计过程中应将材料性能分析作为重点工作加以落实，具体可从以下内容入手：首先，做好物理性能分析。机械材料的物理性能较多，包括导热性、导电性、熔点和密度等，要求设计人员结合零件所处工作环境，对比各类机械材料的物理性能，尤其应分析制造工艺复杂性情况，确定最佳的机械材料。例如，当机械零件的重量有限制时，可考虑使用铝合金、镁合金等轻金属材料。其次，做好化学性能分析。机械材料的化学性能包括化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等。例如，部分零件在高温条件下运行，为延长其使用寿命应考虑使用耐高温、抗氧化性强的机械材料。最后，做好工艺性能分析。机械材料的工艺性能有：焊接性能、切削性能、锻造性能等，这些性能决定着零件生产的难易程度，因此，需要设计人员通过试验确定所用材料，而后组织专家对各类材料的可行性进行分析，确定最佳的机械材料选择方案。
（三）选优合理处理工艺
机械零件生产时，为提高零件综合性能往往采用相关工艺进行处理，促进机械生产工作的顺利进行，设计人员应分析不同机械材料所用处理工艺的复杂度，确定最佳的处理方案。接下来以钢材料的热处理为例进行分析。钢热处理分为普通热处理、表面热处理，其中普通热处理包括退火、正火、淬火、回火等，表面热处理有渗碳、渗氮、高频淬火等。如机械材料硬度较大，不利于切削、生产时，需要进行退火处理，以降低材料硬度。与之相反，如想提高机械材料硬度，可对钢材料进行正火处理。另外，经退火或正火处理，机械材料硬度、强度还无法满足设计要求时，此时应考虑使用淬火与回火进行处理，以获得优异的力学性能，得到脆、硬的马氏体。如需要机械零件表面至心部具有不同的性能时，则需对其进行表面热处理。例如，为提高零件表面的耐腐蚀性、热硬性时，可对其进行氮化处理。如需获得表面的高碳回火马氏体，而心部为低碳回火马氏体，则需进行钢的渗碳处理。如需表面层为淬火组织，而内部为淬火前组织时，可考虑采用高频淬火进行处理，其中电流频率越高则获得的淬透层越薄。总之，不同的处理工艺，实施流程及复杂度有所不同，要求设计人员设计过程中做好充分的考虑。
三、结语
总之，随着我国工业进程的不断加快，我国的机械化程度也越来越高，不仅是工业生产场所应用到一些机械设备，甚至一些家庭中也逐渐出现一些机械设备，其应用范围越来越广泛，也給人们的生活生产带来了极大的便利，因此在机械设计过程中，为了保证机械设备的安全性和实用性，必须合理选择材料，从而既保证了生产过程的顺利开展，也保证了人们生命财产的安全。
作者简介：孙健，身份证号：320522197905243915。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.18-18.
[2]安晓宁.绿色设计的机械产品材料选择相关问题探讨[J].机械研究与应用，2011，08（4）：129-130.