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摘要：材料的选择与应用是机械设计中的重要内容，其关系着机械产品的性能及使用寿命，尤其是部分机械产品对材料各项参数要求较高，需设计人员综合分析，保证选择材料的合理性与科学性。本文对机械材料相关知识作简单分析，提出机械设计过程中机械材料选择与应用策略，以供参考。
关键词：机械设计；机械材料；选择；应用
引言
近年来，我国机械制造业发展迅速，一定程度上推动我国工业化进程。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过程及生产质量，尤其机械材料的选择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。
一、机械设计中的材料选择和应用的重要性
当今，随着我国经济的迅猛发展，各行各业都继续各种资源，尤其是机械设备以及生产机械设备的材料。由此，导致了我国机械材料的生产制造出现了供不应求的状况。选择合适的机械材料可以生产制造出精度和使用寿命更长的机械设备，可见科学的选择机械材料，有利于机械设备生产事半功倍的作用。所以，我国当前应该着重关注机械设计过程的材料使用，既要充分保证机械材料选择的实用性和经济性，也要保证机械材料选择不会诱发机械使用之外的问题。在当前资源紧缺，设备需求急剧增加的使其，我们的很多不可再生的机械材料已经被大量的采集利用，从而导致这些材料中有不少材料已经成为稀缺资源了，因此，在这21世纪新时代，我们应该结合我国发展的实际需要，合理规划机械设计材料的使用和稀缺原材料开采使用。在这合理处理资源短缺问题的同时，我们更要准确的把握住机械设计行业的发展前景，保护环境和资源。所以说合理科学的选择机械材料在推动机械设计起到了重要的作用。
二、材料在机械设计中的应用与选择
（一）实用性原则
选择机械设计材料，首先应当考虑材料的实用性原则。这是保证机械设备能够正常运转的前提。机械设计的不同部件由于使用的环境与载荷等因素不同，所以选择材料也是不同的。对此，就需要我们根据不同的情况进行分析，考虑零部件强度要求、使用寿命要求、外观质量要求等，并针对不同需求，选择某一点作为关键的侧重方向，选择实用性材料。
（二）参考载荷能力
在机械设计生产过程中，零件常会出现无效、不正常工作等情况，这极大可能是因为材料的性能没有达到要求而造成的。因此，在实际进行机械设计时，一定要充分考虑工作中的各类因素。避免材料在使用过程中出现不能继续使用，甚至几乎没有使用作用的现象发生。于此同时，我们在机械设计时还应充分考虑使用材料的性能特点以及机械设备所需的载荷，分析两者的数值关系，以及受力形式，以便材料的各种性能均满足设计需要。
（三）选用环保性能好的材料
目前环境污染已成为全球关注的重点，为保护环境，我们在选择材料时，首先应该考虑材料特定以及材料制造实施后是否会对环境造成影响，所选取的机械材料必须是环保材料。另外，需要注意的是，选取机械材料必须结合自身特点与机械设备需求相结合。如果所选取的材料需要经过热反应，那么再进行热反应时，要坚持采用效率较高、环保的热处理程序【1】。
三、机械设计中材料的选择与应用策略
在对机械设计常用材料知识了解的基础上，为保证设计的零件满足要求，机械设计中还需要设计人员做好以下工作：
（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，分析零件所处的运行环境，以及运行中的影响因素，对比分析不同材料的适用性。必要情况下，对零件所处的运行环境进行仿真模拟，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。
（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环境，对比各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、镁等轻金属材料。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，可对钢进行正火处理。另外，经退火或正火处理，机械材料硬度、强度应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，及脆、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、硬度时，可对其进行氮化处理。如需获得表面的高碳回火马氏体，而信不为低碳回火马氏体，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【2】。
结语
机械设计是机械制造的关键环节，专业性强，对设计人员的综合水平要求较高，为保证设计方案科学、合理，方便后期的零件生产，设计人员应做好机械材料选择与应用研究，机械设计中，为保证机械材料选择的合理性，要求设计人员做好设计工作分析工作，明确设计工作要求，详细了解机械零件所处的运行环境。同时，做好经济性分析，严格控制生产成本。另外，还应做好机械零件的性能及处理工艺分析，确定最佳机械材料的同时，选择合理的处理工艺，以改善机械零件性能，保证零件生产质量。
参考文献：
[1]周明宇.机械设计加工中的材料选择问题分析[J].现代盐化工，2018，45（02）：83-84.
[2]黄刚珠.机械设计中材料的选择及使用方法初探[J].科技资讯，2018，16（09）：96-97.