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摘要：目前，随着社会的不断发展和进步，带动了我国科学技术水平的进步，现阶段，机械制造业的快速发展，对机械制造所用的金属材料要求也越来越严格。金属材料在机械设计中起着重要的作用，机械设计的质量很大程度上取决于金属材料选择的好坏。选择好的金属材料不仅可以大大提高机械的使用价值，而且还可以加强机械的可靠性和耐久性。金属材料的要根据试验结果选用，确保选择的金属材料是质量合格，性能优异的，这样才能保证制造的机械没有大的安全隐患。要想不断推动机械制造业前进发展，就要致力于研究金属材料在机械设计中的选择与应用。
关键词：金属材料；机械设计；选择应用
引言
机械设计是机械制造的前提，材料选择在机械制造过程中至关重要。随着科学技术的快速发展，增加了对机械的需求量，对机械设备的质量有较高的要求，导致材料出现短缺的情况，因此，要科学选择金属材料，促进机械制造业不断发展。
1机械设计中对金属材料选择的原则
1.1荷载的性质和荷载的大小
对于机械设计行业来说，金属材料的荷载性质以及荷载大小一直都是人们关注和研究的重点内容。金属材料具有良好的荷载力以及可塑性，那么制造出来的机械设备就会具有优异的性能，能够有效地提升机械设备的工作效率。同时不同的机械设备在外观上会存在很大的差异性，在选择材料时应该考虑到载荷大小和可塑性，这样才能有效地提升机械设备的性能，使之能够满足各方面的标准要求，更好地发挥出机械设备的功能。
1.2零件的工作环境
机械设计的工作环境对金属材料也会带来影响，因此，这就需要根据实际的设计环境选择材料。例如，位于湿热的环境中，金属材料很容易因外部环境受到腐蚀，因此，在这一环境的中应选择抗腐蚀性强的金属材料，这样才不会因环境的影响对材料造成损害，保护其性能不受影响。除此之外，还要考虑材料自身的力学性能。
1.3零件结构的复杂性和加工性能
机械零件在机械设备生产过程中，是至关重要的，机械零件主要是由原材料加工而成的，对机械零件的整体质量都会产生影响，不同的材料包含的参数都不相同，若选择的材料不能满足后期加工的需要，则会影响零件的质量。同一种类的金属材料，生产不同的金属零件，其加工难度也不相同，也会因此，在机械设计中，要考虑金属零件结构的复杂性和加工性能。对于较复杂的零件，可以使用技术加工的方法，如焊接等。在金属材料的加工性能方面，主要针对金属材料本身的冲压切削能力、铸造焊接性能等进行考验。
2金属材料在机械设计中的应用措施
2.1调质技术和有关设计应用分析
传统金属材料的加工处理方式不能改变零件的重量和截面，使机械设备的体积与重量较大。现阶段，可以使用热处理的方法改变零件的重量和截面，例如，调质技术能够增强金属材料的拉伸强度、屈服度以及可塑性，可以提高零件的整体性能，减少零件的重量和改变零件的截面。只有金属材料需要进行热处理时，可以使用调质技术。金属零件切削加工功能的好坏，会对产品加工质量、生产效率、生产成本等方面产生影响，对金属材料进行综合分析，使用调质技术改善金属材料的质量，使其硬度保持在170～230HBS，可以对切削加工功能进行改善。例如，在金属零件材料的加工过程中进行锻件设计时，要选择共晶成分等可塑性较强的合金材料。若在进行焊接结构设计时，要选择低碳钢或合金钢材料。
2.2机械设计人员要合理选择加工和生产工艺
机械是由众多的零件组成，机械的质量很大程度上取决于金属材料的质量，同时科学合理的加工和生产工艺直接影响着零件的质量。因此机械设计人员在机械设计过程中要充分重视零件加工和生产工艺。机械设计人员应当根据机械的使用用途和机械结构的复杂程度设计采用多套加工和生产工艺方案，根据选定的加工和生产工艺方案，运用统计法和列表法，对各个加工和生产工艺方案进行优缺对比，综合分析后从中选择既能满足生产和使用要求，又能大幅度缩短加工周期的方案。要尽可能的减少人员消耗和资金消耗。机械设计人员通过制定科学合理的加工和生产工艺可以充分发挥不同金属材料的物理力学性能，保证零件的各项指标满足国家标准和规范的要求，同时还能够提高机械的安全性、可靠性和稳定性。
2.3金属材料的经济性和适用性
在机械设计制造领域选择金属材料时，需要综合考虑到金属材料的经济性和适用性，需要对设备进行全方位的检测，从而促使机械设备能够有效发挥出金属材料的性能，与此同时，在生产制造过程中，还应该满足经济性的要求。在众多的金属材料中，碳素钢是应用最为广泛的金属材料，在生产制造中有着非常优异的加工性能，并且自身有着非常高的性价比。但是碳素钢，自身存在一定的缺陷，例如强度和韧性存在不足，为了改进这个缺点，人们在生产制造过程中添加一定比例的合金元素，使碳素钢升级成合金钢。这样既能发挥出碳素钢的性能，又能有效的改善金属材料的韧性和强度，使合金钢具备良好的耐腐蚀性在金属材料的选择与应用中，需要采用科学的生产工艺，譬如说通过铸造工艺生产的设备应该具有优异的收缩性和流动性，通过焊接工艺生产的机械设备应该具有优异的冲压性能，既符合适用性的要求，也符合经济性的要求，要综合考虑到金属材料的生产费用和加工费用以及对于机械设备的利用率等，科学合理的选择金属材料。
2.4表面硬化技术以及选材
机械设计材料后期需要进行加工处理，如表面硬化技术处理，从而提高零件的耐磨性和抗蚀性。在实际中较常使用的表面硬化处理技术主要分为两种：渗碳技术、氮化技术。两种技术的处理方式和特点也大不相同。具体来说，处理方式主要依托渗碳炉，在操作中将材料放置渗碳炉，增加钢材材料的碳含量，然后再进行淬火处理，提高材料的硬度，最后通过低温回火技术消除应力，提高稳定性。在使用该技术中由于主要使用渗碳钢，对此，就需要在前期设计时根据材料设计的具体要求，如确定零部件的尺寸、芯部强度来选择适用的深度，要注意不应过度使用材料，否则会增加生产成本。一般来说，有效的截面面积小于50毫米的话，就可以选择20Cr；截面面积在50-150平米并且重量小于50千克的话，就可以选择20Crmnti。对于渗碳层度的深度来说要根据具体的实际需求来确定，这样一来可以有效节约成本，增加层深就意味着要延长渗碳的时间；氮化处理技术的处理方式实适用性较广，可用于任何钢制材料，是较为常见的处理技术，可提高设计质量和机械材料的稳定性。在进行氮化处理时，最常用的氮化处理技术是45型号，在氮化炉中进行，用这种技术的处理优势可以减少变形率。另外，使用氮化处理技术后可以省去后期的加工环节。但经过氮化处理技术的材料硬度并不会都得到提高，具体还需要根据材料质量完成。另外，通过氮化处理技术，可以提高加工处理质量，省去有可能再次处理的时间、资源。此外，进行该技术时，为了避免材料受到伤害，可对材料的局部进行保护，待加工完成后再去除保护层，通过这种方式可以提高材料的硬化层，若再结合调制技术使用，则可以大大提高技术的强度和耐磨性。
结语
在机械设计中，多数人只看重机械设计的结构，运作模式，处理能力，然而金属材料的选择，的确是设计一个优秀机械最重要的基础，没有一个好的材料，如何能运作一台优秀的机械，如何让科技的力量在机械中奔腾？所以一定要选择合适的金属材料，使其在机械设计中发挥更大的作用。
参考文献：
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[2]杨姝.寓德育于金属材料与机械加工课程的教学设计[J].辽宁高职学报，2013，15（03）：34-36.