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在材料及成形工艺选择时，一般是在满足零件使用性能要求的前提下，考虑材料的工艺性和经济性，并要保障环境不被污染，符合可持续性发展要求。材料和成形工艺的选择主要遵循以下原则：

1.使用性原则

材料使用性是指机械零件或构件在正常工作情况下材料应具备的性能。是材料和成形工艺选择应首要考虑的问题。

零件的使用要求不仅体现在形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量方面。也体现在其化学成分、组织结构、力学性能、物理性能、化学性能等内部质量的要求上。在进行材料和成形工艺选择时，主要从三个方面予以考虑：零件的负载和工作情况；对零件尺寸和质量的限制；零件的重要程度。

由于零件工作条件和失效形式的复杂性，要求在选择时必须根据具体情况分析，找出最关键的力学性能指标，同时兼顾其他性能。

零件的负载情况主要指载荷的大小和应力状态；工作状况指零件所处的环境，如介质、工作温度和摩擦等。若零件主要满足强度要求，且尺寸和质量又有所限制，则选用强度较高的材料；若零件尺寸主要满足刚度要求，则应选择刚度好的材料；若零件的接触应力较高，如齿轮和滚动轴承，则应选用可进行表面强化的材料；在高温下工作的零件，应选用耐热材料；在腐蚀介质中的零件，应选用耐腐蚀的材料。

值得注意的是，在材料的各项性能指标中，若只以屈服点或疲劳强度等一个指标作为选择材料的依据，常常是不合理的。如果“减轻质量”也是机械设计的主要要求之一，需采用综合性能指标对零件质量进行评定。

零件的尺寸和质量还可能影响到材料成形方法的选择。对于小零件，用棒料的切削加工可能是经济的，而大尺寸零件往往采用热加工成形；反之，对于利用各种方法成形的零件，一般也有尺寸的限制，若采用熔模铸造和粉末冶金，一般仅限于几千克、十几千克重的零件。

零件的具体力学性能指标和数值确定之后，即可利用手册选材。但应注意以下两点：①材料性能不仅与化学成分有关，也与加工、处理后的状态有关。注意手册列出的数据应满足的条件。②材料的数据与加工处理时试样的尺寸有关，应注意零件尺寸与手册中试样尺寸的差别并进行适当的修正。

2.工艺性原则

材料工艺性是指材料适应某种加工的能力。在零件功能设计时，必须考虑工艺性。零件图中所示尺寸公差、表面粗糙度、结构形状等技术条件，直接影响其加工工艺。有些材料从零件的使用性能要求来看是完全合适的，但无法加工制造或加工制造很困难，成本很高，实际上就是工艺性不好。因此工艺性的好坏，对零件加工的难易程度、生产效率、生产成本等方面起着十分重要的作用。

材料的工艺性要求与零件的制造加工工艺路线关系密切，具体的工艺性要求是工艺方法和工艺路线相结合而提出来的。材料工艺性能主要包括以下几个方面：

① 铸造性：包括流动性、收缩性、热裂倾向性、偏析性及吸气性等； ② 锻压性：包括锻造性、冷镦性、冲压性等； ③ 焊接性：主要为焊接性，即焊接接头产生工艺缺陷的敏感性及其使用性能； ④ 切削加工性：指材料接受切削加工的能力。如刀具耐用度、断屑能力等； ⑤ 热处理工艺性：包括淬透性、变形开裂倾向、过热敏感性、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向等，表 11.2.1 对常用材料的切削加工性进行了比较； ⑥ 粘结固化性：高分子材料、陶瓷材料、复合材料及粉末冶金制品，其粘结固化性是重要的工艺指标。

3.经济性原则

经济性涉及到材料的成本高低，材料的供应是否充足，加工工艺过程是否复杂，成品率的高低以及同一产品中使用材料的品种、规格等。从经济性原则考虑，应尽可能选用价廉、货源充足、加工方便、成本低的材料。而且尽量减少所选材料的品种、规格。通常，在满足零件使用性能的前提下，尽量优先选用价廉的材料，能用非合金钢的，不用合金钢；能用硅锰钢的，不用铬镍钢。表 11.2.2 列出了我国常用金属材料的相对价格。

材料及成形工艺选择方法