材料選擇的核心考量因素：

• 力學性能：包括強度、硬度、塑性、韌性和疲勞強度。這是基本的要求。例如，傳動軸要求高強度和良好韌性，齒輪齒面要求高硬度和接觸疲勞強度。

• 工藝性能：指材料適應各種冷、熱加工的能力，如鑄造性、鍛造性、焊接性和切削加工性。良好的工藝性能是零件能否被經濟、高效制造出來的前提。

• 使用環境：考慮工作溫度、接觸介質（是否腐蝕）、磨損條件等。在高溫下工作的零件需選用耐熱鋼，在腐蝕介質中則需考慮不銹鋼或有色金屬。

• 經濟性：在滿足性能要求的前提下，優先選用成本較低、資源豐富的材料，并考慮材料的生產成本。

常用材料類別：

• 碳素結構鋼：如45鋼，綜合力學性能良好，經熱處理后可獲得較高強度，廣泛用于制造軸、齒輪、連桿等。

• 合金結構鋼：如40Cr、20CrMnTi。通過加入Cr、Ni、Mo等合金元素，顯著提高淬透性、強度和韌性，用于制造承受重載或沖擊的重要零件。

• 鑄鐵：如HT250、QT600-3。具有良好的鑄造性、減震性和耐磨性，成本低，常用于制造機床床身、箱體等結構復雜、承壓的零件。

• 有色金屬及其合金：如銅合金（耐磨、導電性好，用于滑動軸承）、鋁合金（密度小，用于輕量化結構）。

熱處理工藝是通過對固態金屬進行加熱、保溫和冷卻，改變其內部組織結構，從而獲得所需性能的一種工藝。它與材料選擇相輔相成。

• 退火與正火：主要用于軟化材料，消除內應力，改善切削加工性，為后續加工和終熱處理做準備。

• 淬火與回火：這是強化鋼材常用的手段。淬火可獲得高硬度、高強度，但脆性大；隨后的回火是為了降低脆性，消除內應力，穩定組織，獲得強度與韌性良好配合的綜合力學性能。

• 表面淬火：如感應淬火，僅對零件表面（如齒輪齒面、軸頸）進行快速加熱和淬火，使其表面堅硬耐磨，而心部仍保持原有的韌性。

• 化學熱處理：如滲碳、滲氮。將碳或氮原子滲入低碳鋼或合金鋼表層，再經淬火處理，使零件表層具有高硬度和耐磨性，而心部保持強韌性，特別適用于承受沖擊和表面磨損的零件，如齒輪、傳動軸。