使用性能是保证零件完成规定功能的必要条件。在大多数情况下，它是选材首先要考虑的问题。使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该具有的力学性能、物理性能和化学性能。材料的使用性能应满足使用要求。对于大量机器零件和工程构件，主要是力学性能；对于一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要求考虑到材料的物理、化学性能。

使用性能的要求，是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出来的，零件的工作条件包括以下三个方面：

（1）受力情况。受力情况主要是载荷的类型（如动载荷、静载荷、循环载荷和单调载荷等）和大小；载荷的形式（如拉伸、压缩、弯曲或扭转等）；载荷的特点（如均布载荷和集中载荷等）。

（2）环境情况。环境情况主要是温度特性，如低温、常温、高温或变温等；以及介质情况，如有无腐蚀或摩擦作用等。

（3）特殊要求。特殊要求主要是针对导电性、磁性、热膨胀、密度、外观等的要求。

通过对零件工作条件和失效形式的全面分析，确定零件对使用性能的要求，然后利用使用性能与实验室性能的相互关系，将使用性能具体转化为实验室力学性能指标，如强度、韧性或耐磨性等。这是选材最关键的一步，也是最困难的一步。之后，根据零件的几何形状、尺寸及工作中所承受的载荷，计算出零件中的应力分布。再由工作应力、使用寿命或安全性与实验室性能指标的关系，确定对实验室性能指标要求的具体数值。

按使用性能选材时必须注意以下几个问题。

（1）材料的尺寸效应。(www.daowen.com)

尺寸效应是指材料随截面尺寸增大，力学性能将下降的现象。金属材料，特别是钢材的尺寸效应尤为显著，随着尺寸增大，其强度、塑性、韧性均下降，尤以韧性下降最为明显。淬透性越低的钢，尺寸效应就越明显。例如，45 钢调质状态标准拉伸试样测得屈服强度为450 N/mm2，而尺寸为180 mm的试样的屈服强度则远小于450 N/mm2。

（2）材料的缺口敏感性。

试验过程中所用的试样形状简单，且多为光滑试样。但实际使用的零件中，台阶、键槽、螺纹、焊缝、刀痕、裂纹、夹杂等都是不可避免的，这些皆可看作为“缺口”。在复杂应力作用下，这些缺口处将产生严重的应力集中。因此，当光滑试样拉伸试验时，可能表现出高强度与足够的韧性，而实际零件使用时就可表现为低强度、高脆性，且材料越硬、应力越复杂，表现越敏感。例如，正火态45钢光滑试样的弯曲疲劳极限为280 N/mm2，用其制造带直角键槽的轴，其弯曲疲劳极限值则为 140 N/mm2；若改成圆角键槽的轴，其弯曲疲劳极限则为220 N/mm2。因此，在应用性能指标时，必须结合零件的实际条件加以修正。必要时可通过模拟试验取得数据作为设计零件和选材的依据。

（3）材料的性能与加工、处理条件的关系。

材料性能是在试样处于内部组织与表面质量确定的状态下测定的，而实际零件在其制造过程中所经历的各种加工工艺有可能引起材料内部或表面缺陷，如铸造、锻造、焊接、热处理及磨削裂纹，过热、过烧、氧化、脱碳缺陷，切削刀痕等。这些缺陷都会导致零件使用性能下降。如调质40Cr钢制汽车后轿半轴，若模锻时脱碳，其弯曲疲劳极限仅有90～100 N/mm2，远低于标准光滑试样所测定的疲劳极限值（545 N/mm2）；若将脱碳层磨去（或模锻时防止脱碳），则疲劳极限可上升至420～490 N/mm2，可见表面脱碳缺陷对疲劳性能有巨大的影响。

（4）硬度值在设计中的作用。

由于硬度值的测定方法既简便又不破坏零件，并且在确定条件下与某些力学性能有近似的换算关系，所以，在设计和实际生产过程中，往往用硬度值作为控制材料性能和质量检验的依据。但应明确，它也有很大的局限性。局限性之一是硬度对材料的组织不够敏感，经不同处理的材料可获得相同的硬度值，而其他力学性能却相差很大，如 65Mn 钢制弹簧，其硬度要求为 43～47 HRC，当热处理出现过热缺陷时，其硬度仍然符合要求，但弹簧的强韧性（尤其是韧性）却大大降低，易发生脆断而不能确保零件的使用安全。所以，设计中在给出硬度值的同时，还必须对处理工艺（主要是热处理工艺）做出明确的规定。