金属材料的力学性能是指材料克服外加载荷作用，抵抗变形和断裂的能力。金属材料的力学性能是设计零件及选择材料的重要依据。金属材料常用的力学性能指标有：强度、硬度、塑性、冲击韧度、疲劳强度等。
1.强度
强度是指材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。强度的主要指标是屈服强度（σs）和抗拉强度（σb），单位为MPa。
屈服强度是指拉伸试样产生屈服现象时所对应的应力值，以符号σs表示。屈服强度是绝大多数零件设计时的选材依据，对于工作中不允许发生塑性变形的机械零件和金属结构，均应按屈服强度进行设计计算。
抗拉强度是指材料在被拉断破裂前所能承受的最大应力值，以符号σb表示，它也是工程设计和选材时的主要依据之一。
2.塑性
塑性是指材料在静载荷作用下产生永久变形而不发生断裂破坏的能力。常用的塑性指标有伸长率（δ）和断面收缩率（ψ），它们均以百分数表示。
良好的塑性是材料进行成形加工的必要条件，也是零件工作时保证安全、不发生突然脆断的必要条件。伸长率和断面收缩率越大，材料的塑性越好，所制作的零件也就越不容易发生突然脆断。
3.硬度
硬度是指材料抵抗其他硬物压入其表面的能力，硬度也是衡量材料耐磨性能的重要指标。在生产中硬度通常采用压入法进行测量。根据测试方法的不同，对应有许多种不同的硬度指标，常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度两种。
图1－1 布氏硬度测定原理
1）布氏硬度（HB） 布氏硬度测定原理如图1－1所示：用一直径为D的淬硬钢球（或硬质合金球）作为压头，在一定的载荷F的作用下压入被测材料表面，停留一段时间后卸载，用读数显微镜测量试件表面残留凹坑的压痕直径d并进行计算，以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测材料的布氏硬度值。布氏硬度试验法测量准确、稳定，常用于测定退火钢、正火钢、调质钢、铸铁、有色金属等毛坯件的硬度；但因压痕较大，不宜测试成品零件或薄片金属的硬度。由于布氏硬度值需要进行计算，布氏硬度实验法的操作稍显复杂。
2）洛氏硬度（HR） 洛氏硬度测定原理如图1－2所示：用锥顶角为120°的金刚石圆锥体（或直径为1／16英寸的淬硬钢球）作为压头，在规定载荷（初载荷F0与总载荷F0＋F1）的分别作用下压入被测工件表面，保压稳定后卸除主载荷F1保留初载荷F0，根据压痕深度的残余增量e在洛氏硬度计的刻度盘上直接读出硬度值。根据试验时所用的压头和载荷不同，洛氏硬度指标有HRA、HRB、HRC三种。
图1－2 洛氏硬度测定原理
洛氏硬度试验法的操作迅速简便，测试范围较大，压痕较小，可以直接测定成品零件的硬度。但压痕较小容易受到工件材质不均匀的影响，单次测量的准确度较差，故须在不同部位重复测量三点以上，取多次测量的平均值作为被测工件的洛氏硬度值，且允许该硬度值有一定的波动范围，如40～45HRC等。
4.冲击韧度
金属材料受冲击载荷作用，在断裂前吸收变形能量抵抗破坏的能力，称作冲击韧性。冲击韧性的常用指标为冲击韧度。
冲击韧度（αk）是指材料在冲击载荷作用下抵抗断裂破坏的能力，αk的数值常用摆锤式冲击试验机测定，单位为J／cm2。一般将αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。
韧性材料在断裂前有明显的塑性变形，断口呈纤维状，无光泽；脆性材料在断裂前无明显的塑性变形，断口较平整，呈晶状或瓷状，有金属光泽。工作中受冲击载荷作用的零件，如锻锤的锻杆、锻模，内燃机的连杆等，应按冲击韧度值αk进行设计计算。
5.疲劳强度
曲轴、连杆、齿轮、弹簧等交变载荷作用下工作的机械零件，即使所受应力大大低于材料的强度极限，经较长时间工作后也容易发生断裂，这种断裂现象称为疲劳破坏。材料承受无数次循环交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力，称为疲劳强度。疲劳强度以σ－1来表示，疲劳强度也是材料重要的强度指标之一。
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