机械工程选材探究

袁在岭

摘要：我国在经济和科技方面取得了长足的进步，在世界范围内取得了巨大的成就。在这些学科中，机械工程在中国工业的发展中起着举足轻重的作用，它不仅促进了国家的经济发展，而且还伴随着国家经济的发展而成长。在机械产品的设计中，材质的选择对产品的性能有很大的影响。本文从选材的意义、选材的原则、选材的程序和方法三个层面对选材的重要性进行了逐层论述。以期为今后有关工作提供参考。

关键词：机械工程；材料选择；重要性

引言

在经济发展过程中，机械制造业起着举足轻重的作用。选用合适的材质对机械的设计有重要的意义。选用的选材不仅影响着工程的成败，而且还影响着工程的成本。选用的材质要以便于操作、经济、安全为原则。

一、选材的重要性

当前，国内很多产业都需要更高层次的产品。在机械设备的结构设计中，选用合适的材质是非常重要的。只有这样，才能最大限度地发挥建筑材料的功能。使其具有较好的技术特性，并可用于生产。同时，该方法还能为特定的工程材质提供较高的性价比。在生产实践中，因材料选择不当，导致产品的一些特性达不到设计指标的情况屡见不鲜。所以，在实际生产中，许多机械部件往往处于应力状态，无法得到最准确的状态，从而对生产出的产品造成极大的损害。所以，选材是一项非常关键的工作。选用什么样的材质，将极大地影响机械的工作效率。所以，在进行机械设计时，一定要注意机械材质的选取，并对选用机械材质时应注意的诸多问题进行讨论。

二、选材原则

我们知道，选材总的原理就是要针对不同的工作情境，来决定自己的需求，这是选材的根本起点。其次，对该材料的制造技术进行了探讨。第三，把节省的物质也纳入了考量。力求使各项费用之和达到最小化，达到“原材料丰富、技术精湛、供货稳定、价格合理”的目的。

(一)选材技术原理

生产能力原理就是把选择的原料处理为工件的能力。例如某一种材质，本身性能完美，但无法通过机械进行加工，其造价就会非常昂贵，被归类为低产。所以，如何选用合适的材质，如何处理这些材质，将直接影响到生产的困难程度，生产的效率，乃至生产的成本。

(二)选择材料坚持节约的原则

经济效益的原理就是所选择的原料是否具有较低的成本和较低的价格。从节省的角度出发，对原料的选用，应该尽量选用供应充足，价格低廉，易于加工，总成本较低的原料。总体而言，只要保证零部件的实用性，就应当尽可能选用便宜的材质，例如，可以采用低碳钢材替代合金；使用较低的高强度合金是可行的。能用铁，为什么还要用别的金属？再说，一个国家的发展，不应该是短期的，而应该是长期的。有些商品在短时间内看似昂贵，但长期而言，由于其较长的生命周期和较少的维修费用，将会产生良好的经济效果。总体而言，其经济状况尚可。此外，在选用聚合物物料时，还要注意温度、湿度、氧、光、油等条件。

(三)材料选择的基本原则

选用原料的原理是根据所选用的原料制造出的机械部件是否能确保原料的正确性。“材料可用性”是指机械部件在一般情况下应该具备的特性。包括力学性质，理化性质等。为了确保它的安全、可靠和持久运行，就需要对它的使用特性进行深入的研究。这对选材有很大的帮助。这些部件，对于材质的需求也是各不相同，有些部件，必须要高强度，高硬度，高耐磨性，而有些部件，则完全不用材质，只要保持外形即可。因此，对普通机械部件来说，其部件的机械特性是最关键的。

三、选择材料的五个步骤

(一)根据所选择的材料的使用特性和破坏情况，着重于构件的使用状况，并进行强度，刚度和稳定性的计算。(二)对所选择的材料进行筛选。当前，将工程材料划分为金属材料，陶瓷材料，聚合物材料，人造材料四大类别。以全部工程材质为选材，按其特性需求对其进行优化。(三)评价现有研究成果。(四)对所需的优化材料进行筛选。（五）现场检验所选择的部件。

四、选材

(一)综合分析材料的特性，综合考量材料的选用

实际中，大部分构件处于各种受力状况，并且各构件的受力状况不尽相同。所以，在选用的过程中，应该根据首要的需求来选用。对零件的强度、硬度、耐磨性、耐温性、抗腐蚀性能进行全面的分析。

(二)以实际有代表性的零件作为例子，对选用的材质进行了相似的研究

在生产过程中，由于工件的类型和性质各不相同，需要采用不同的材质来达到其所需的性能，而且每种材质都有其各自的特性。然而，由于其良好的机械特性，使其在工程中被广泛使用。为了更好地解释怎样选用合适的材质，以下是一些具有代表性的零件的简单分析。

1.机械设备的齿轮架。在机器上使用的齿轮，对它的抗磨损性能，特别是对它的抗冲击性能和抗弯性能提出了更高的要求。而对中碳钢，通过对其进行表面强化处理，再进行低温度的回火，则可以达到使用的目的；经低碳，碳化，低温急冷，低温急冷，回火等工艺处理，能达到所要求的性能指标。不过38 CrMoAl的表面镀上一层氮化物，用在一般的机械上还是绰绰有余的。本文对这三种原料的选用及制作方法进行了对比，并进行了经济分析。其中，以高频表面增强法为最佳，碳化法、氮化法为次之。

2.轴杆组件。为了使其具有更高的硬度，强度，耐磨性和耐腐蚀性，通常使用的是碳素钢及其合金材料。与合金钢材比较，碳素钢材具有较低的制造费用和较少的应力集中现象。并对其进行了表面处理，使其耐磨、抗疲劳、综合机械性能得到改善。与碳素钢材相比，合金钢的强度和硬度较高，但造价较高，而且极易引起应力集中。

五、机械工程材料的运用

(一)钢材的原料及用途

就目前来说，工业仍然是国家经济发展的主心骨。自改革开放以来，中国的钢铁业除了总体上有了翻天覆地的改变外，还在各个领域都有了很大的进步。产业集群明显增加。在这些工业中，汽车业、电信业、石油业、采掘机械业和建筑业等占据了绝对优势。

(二)铝、铝合金的应用

这个膜具有低密度，高导热性能。而且，它最大的优势就是可以制造出漂亮的外观，而且成本也不高，因此被广泛用于航空航天、交通运输等领域。在航空中，由于其高密度、高低温、高强度和耐腐蚀的特点，使其在太空中得到了广泛的应用。

结语

综上所述，在选择机械工程材料时，既要根据零件的应用需要，保证零件的使用寿命，又要根据零件的应用情况，合理地去选择合适的材质，同时要注意合理、经济地选择与之相关的制造技术。因而，可有效地改善加工品质，减少生产费用，减少损失，是一种很好的方法。要遵循可持续发展的方针，选择低能耗、轻污染的原料，对资源进行最大限度的循环使用，才能保证机械工程的稳定发展，才能保证人与自然的和谐。

参考文献

• [1]练勇,姜自莲,雷芳等. 机械工程材料与成形工艺[M].重庆大学出版社:机械设计制造及其自动化专业应用型本科系列教材, 202209.245.
• [2]钱波.机械工程材料优选方法的研究方向[J].科技资讯,2022(18):48.
• [3]张景栋.工程材料的选用[J].科技信息,2022(04):285-286.
• [4]张天云,陈奎,杨光等.工程选材方法的发展及趋势[J].材料导报,2021,25(23):110-113.