Η απόδοση των μηχανικών μερών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συμβατότητα των φυσικών, χημικών και μηχανικών ιδιοτήτων των επιλεγμένων υλικών με τις συνθήκες λειτουργίας τους. Διαφορετικά υλικά έχουν μοναδικά χαρακτηριστικά όσον αφορά την αντοχή, τη σκληρότητα, την αντοχή στη φθορά, την αντίσταση στη διάβρωση, την αντοχή στη θερμότητα και τη δυνατότητα επεξεργασίας. Η κατάλληλη επιλογή αποτελεί προϋπόθεση για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας και της διάρκειας ζωής των ανταλλακτικών. Στον βιομηχανικό τομέα, τα κοινά υλικά για μηχανικά μέρη περιλαμβάνουν κυρίως ανθρακούχο χάλυβα, κράμα χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα, μη{3}}μη σιδηρούχα μέταλλα και τα κράματά τους, πλαστικά μηχανικής και σύνθετα υλικά. Χρησιμοποιούνται ευρέως με βάση τις λειτουργικές απαιτήσεις και τα περιβάλλοντα λειτουργίας.
Ο ανθρακούχο χάλυβας είναι το πιο βασικό υλικό για μηχανικά μέρη, με καλή μηχανική ικανότητα και συγκεκριμένη αντοχή. Είναι κατάλληλο για εφαρμογές με μέτρια φορτία και απαιτήσεις χαμηλής αντοχής στη διάβρωση, όπως συνηθισμένοι συνδετήρες, βραχίονες και εξαρτήματα μετάδοσης χαμηλής-ταχύτητας. Είναι χαμηλό σε κόστος και ευρέως διαθέσιμο, αλλά είναι επιρρεπές σε σκουριά σε υγρά ή διαβρωτικά περιβάλλοντα, που συχνά απαιτούν επεξεργασία επιφανειακής προστασίας.
Ο κραματοποιημένος χάλυβας, που κατασκευάζεται με την προσθήκη στοιχείων κράματος όπως χρώμιο, μολυβδαίνιο, νικέλιο και μαγγάνιο στον ανθρακούχο χάλυβα, βελτιώνει σημαντικά την αντοχή, τη σκληρότητα, την αντοχή στη φθορά και τη θερμότητα. Χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή εξαρτημάτων που υπόκεινται σε υψηλά φορτία, κρούσεις ή υψηλές θερμοκρασίες, όπως γρανάζια, άξονες, ελατήρια και μπουλόνια υψηλής{{1} αντοχής. Οι αναλογίες διαφορετικών στοιχείων κράματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση συγκεκριμένων ιδιοτήτων. για παράδειγμα, το χρώμιο βελτιώνει τη σκληρυνσιμότητα και την αντοχή στη διάβρωση, ενώ το μολυβδαίνιο ενισχύει την αντοχή σε υψηλές-θερμοκρασίες και την αντοχή σε ερπυσμό.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας χρησιμοποιεί χρώμιο ως κύριο στοιχείο κράματος. Όταν η περιεκτικότητα σε χρώμιο φτάσει περίπου το 10,5% ή υψηλότερο, μπορεί να σχηματιστεί ένα πυκνό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια, δίνοντας στο υλικό εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση. Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας (όπως 304 και 316) χρησιμοποιείται συχνά σε μηχανήματα τροφίμων, χημικό εξοπλισμό και εξαρτήματα θαλάσσιου περιβάλλοντος λόγω της καλής πλαστικότητάς του και αντοχής στη διάβρωση. Ο μαρτενσιτικός ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να επιτύχει υψηλότερη αντοχή και σκληρότητα μέσω θερμικής επεξεργασίας, καθιστώντας τον κατάλληλο για την κατασκευή κοπτικών εργαλείων, ρουλεμάν και εξαρτημάτων ανθεκτικών-στη φθορά.
Τα μη-μη σιδηρούχα μέταλλα και τα κράματά τους χρησιμοποιούνται συχνά σε μηχανικά μέρη για εφαρμογές με ειδικές απαιτήσεις απόδοσης. Το αλουμίνιο και τα κράματα αλουμινίου έχουν χαμηλή πυκνότητα και καλή θερμική αγωγιμότητα, καθιστώντας τα κατάλληλα για ελαφριές κατασκευές και εξαρτήματα απαγωγής θερμότητας. Ο χαλκός και τα κράματα χαλκού έχουν εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, που απαντάται συνήθως σε ηλεκτρικές επαφές και εναλλάκτες θερμότητας. Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου διαθέτουν εξαιρετική ειδική αντοχή και αντοχή στη διάβρωση και χρησιμοποιούνται σε βασικά εξαρτήματα σε τομείς υψηλής ακρίβειας, όπως η αεροδιαστημική και οι ιατρικές εφαρμογές.
Τα πλαστικά μηχανικής και τα σύνθετα υλικά έχουν δει αυξανόμενες εφαρμογές τα τελευταία χρόνια. Τα πλαστικά μηχανικής, όπως το νάιλον και το πολυοξυμεθυλένιο (POM) διαθέτουν αυτο-λιπαντικές, χαμηλού-θορύβου και ελαφριές ιδιότητες, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για εξαρτήματα μετάδοσης ελαφρού-φορτίου και ανθεκτικούς δακτυλίους-στη φθορά. Τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ανθρακονήματα συνδυάζουν υψηλή ειδική αντοχή και υψηλή ακαμψία και χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό υψηλής ποιότητας για μείωση βάρους και βελτιωμένη δυναμική απόδοση. Ωστόσο, η αντοχή τους στη θερμοκρασία και τις καιρικές συνθήκες είναι σχετικά περιορισμένες, κάτι που απαιτεί ολοκληρωμένη αξιολόγηση των συνθηκών λειτουργίας κατά την επιλογή τους.
Η επιλογή υλικού πρέπει να λαμβάνει πλήρως υπόψη τις μηχανικές ιδιότητες, την περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα, την τεχνολογία επεξεργασίας και τα οικονομικά. Κατά τα στάδια σχεδιασμού και κατασκευής, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη ο τύπος φορτίου, η θερμοκρασία λειτουργίας, το μέσο επαφής και οι απαιτήσεις ακρίβειας των εξαρτημάτων, μαζί με τις προδιαγραφές προμήθειας του υλικού και τα χαρακτηριστικά θερμικής επεξεργασίας, για την αντιστοίχιση. Η μακροπρόθεσμη-απόδοση της υπηρεσίας θα πρέπει να επαληθεύεται μέσω δοκιμών. Η επιστημονική επιλογή υλικού μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει την απόδοση των εξαρτημάτων, αλλά και να μειώσει το κόστος συντήρησης και να παρατείνει τη συνολική διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Ως εκ τούτου, έχει θεμελιώδη και αποφασιστική σημασία στον μηχανολογικό σχεδιασμό και την κατασκευή.
