一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)得再巧妙，如果材料選錯(cuò)了，輕則性能不達(dá)標(biāo)，重則發(fā)生嚴(yán)重故障。材料選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一環(huán)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的壽命、性能和成本。

選材需要考慮哪些因素？

力學(xué)性能： 這是最基本的要求。

強(qiáng)度： 材料能承受多大的力而不發(fā)生破壞？吊機(jī)的吊鉤必須用高強(qiáng)度合金鋼。

硬度： 材料抵抗表面被劃傷或壓入的能力。齒輪的表面需要高硬度以保證耐磨。

塑性： 材料變形而不斷裂的能力。汽車(chē)前部的防撞梁需要良好的塑性來(lái)吸收沖擊能量。

物理/化學(xué)性能：

耐腐蝕性： 用于船舶或化工設(shè)備的材料必須能抵抗海水或化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，常選用不銹鋼、鋁合金或特種塑料。

密度： 對(duì)于需要減重的場(chǎng)合（如航空航天），密度小的鋁合金、鈦合金或復(fù)合材料是首選。

耐高溫性： 發(fā)動(dòng)機(jī)葉片需要能在上千度的高溫下保持強(qiáng)度。

工藝性能：

這個(gè)材料好不好加工？是適合鑄造、鍛造還是焊接？設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮制造工藝，否則可能無(wú)法生產(chǎn)。

成本：

永遠(yuǎn)不能忽視成本。在滿足所有性能要求的前提下，優(yōu)先選擇常見(jiàn)、易得、價(jià)格低的材料。

一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
設(shè)計(jì)一個(gè)齒輪。

常見(jiàn)情況： 選用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理以提高綜合力學(xué)性能，齒面再進(jìn)行高頻淬火以提高表面硬度和耐磨性。

需要減重/防銹： 可選用2Cr13不銹鋼。

輕載、無(wú)油環(huán)境： 甚至可以選擇尼龍（MC901）等工程塑料，成本低、噪音小、自潤(rùn)滑。

材料是設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)師不僅是畫(huà)圖高手，更是一位精通材料特性的“材料學(xué)家”，懂得如何讓合適的材料在合適的位置發(fā)揮的價(jià)值。