El rendiment de les peces mecàniques depèn en gran mesura de la compatibilitat de les propietats físiques, químiques i mecàniques dels materials seleccionats amb les seves condicions de servei. Els diferents materials tenen característiques úniques en termes de resistència, duresa, resistència al desgast, resistència a la corrosió, resistència a la calor i mecanització. La selecció adequada és un requisit previ per garantir la fiabilitat i la vida útil de les peces. En l'àmbit industrial, els materials habituals per a peces mecàniques inclouen principalment acer al carboni, acer aliat, acer inoxidable, metalls no-ferrosos i els seus aliatges, plàstics d'enginyeria i materials compostos. S'utilitzen àmpliament en funció dels requisits funcionals i dels entorns operatius.
L'acer al carboni és el material més bàsic per a les peces mecàniques, amb una bona mecanització i una certa resistència. És adequat per a aplicacions amb càrregues moderades i requisits de baixa resistència a la corrosió, com ara elements de subjecció normals, suports i components de transmissió de baixa-velocitat. Té un cost baix i està àmpliament disponible, però és propens a oxidar-se en ambients humits o corrosius, sovint requereix un tractament de protecció superficial.
L'acer d'aliatge, fet afegint elements d'aliatge com ara crom, molibdè, níquel i manganès a l'acer al carboni, millora significativament la seva força, duresa, resistència al desgast i resistència a la calor. S'utilitza àmpliament en la fabricació de peces sotmeses a càrregues elevades, impactes o temperatures elevades, com ara engranatges, eixos, molles i cargols d'-alta resistència. Les proporcions dels diferents elements d'aliatge es poden utilitzar per optimitzar específicament determinades propietats; per exemple, el crom millora l'enduribilitat i la resistència a la corrosió, mentre que el molibdè millora la resistència a alta-temperatura i la resistència a la fluència.
L'acer inoxidable utilitza el crom com a element d'aliatge principal. Quan el contingut de crom arriba aproximadament al 10,5% o més, es pot formar una pel·lícula d'òxid densa a la superfície, donant al material una excel·lent resistència a la corrosió. L'acer inoxidable austenític (com el 304 i el 316) s'utilitza sovint en maquinària alimentària, equips químics i peces del medi marí a causa de la seva bona plasticitat i resistència a la corrosió. L'acer inoxidable martensític pot aconseguir una major resistència i duresa mitjançant el tractament tèrmic, el que el fa adequat per a la fabricació d'eines de tall, coixinets i peces resistents al desgast-.
Els metalls no-ferrosos i els seus aliatges s'utilitzen sovint en peces mecàniques per a aplicacions amb requisits de rendiment especials. L'alumini i els aliatges d'alumini tenen una baixa densitat i una bona conductivitat tèrmica, el que els fa adequats per a estructures lleugeres i components de dissipació de calor. El coure i els aliatges de coure tenen una excel·lent conductivitat elèctrica i tèrmica, que es troba habitualment en contactes elèctrics i intercanviadors de calor. El titani i els aliatges de titani tenen una resistència específica i una resistència a la corrosió excel·lents, i s'utilitzen en components clau en camps d'alta-precisió com ara aplicacions aeroespacials i mèdiques.
Els plàstics d'enginyeria i els materials compostos han augmentat les aplicacions en els darrers anys. Els plàstics d'enginyeria com el niló i el polioximetilè (POM) tenen propietats auto-lubricants, de baix-soroll i lleugers, el que els fa adequats per a components de transmissió de càrrega lleugera-i casquilles-resistents al desgast. Els compostos reforçats amb fibra de carboni combinen una gran resistència específica i una gran rigidesa, i s'utilitzen en equips-de gamma alta per reduir el pes i millorar el rendiment dinàmic. Tanmateix, la seva resistència a la temperatura ia la intempèrie és relativament limitada, la qual cosa requereix una avaluació exhaustiva de les condicions de funcionament a l'hora de seleccionar-les.
La selecció del material ha de tenir en compte exhaustivament les propietats mecàniques, l'adaptabilitat ambiental, la tecnologia de processament i l'economia. Durant les etapes de disseny i fabricació, s'han de tenir en compte el tipus de càrrega, la temperatura de funcionament, el medi de contacte i els requisits de precisió dels components, juntament amb les especificacions de subministrament del material i les característiques del tractament tèrmic, per fer coincidir. El rendiment del servei a llarg termini-s'ha de verificar mitjançant proves. La selecció de materials científics no només pot millorar el rendiment dels components, sinó que també pot reduir els costos de manteniment i allargar la vida total de l'equip. Per tant, té una importància fonamental i decisiva en el disseny i la fabricació mecànica.
