任何機械零件或工具，在使用過程中，往往要受到各種形式外力的作用。

如起重機上的鋼索，受到懸吊物拉力的作用；柴油機上的連桿，在傳遞動力時，不僅受到拉力的作用，而且還受到衝擊力的作用；軸類零件要受到彎矩、扭力的作用等等。這就要求金屬材料必須具有一種承受機械荷而不超過許可變形或不破壞的能力。這種能力就是材料的力學效能。金屬表現來的諸如彈性、強度、硬度、塑性和韌性等特徵就是用來衡量金屬材料材料在外力作用下表現出力學效能的指標。1.1.1 強度 強度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。強度指標一般用單位面積所承受的載荷即力表示，符號為σ，單位為MPa。工程中常用的強度指標有屈服強度和抗拉強度。屈服強度是指金屬材料在外力作用下，產生屈服現象時的應力，或開始出現塑性變形時的最低應力值，用σs表示。抗拉強度是指金屬材料在拉力的作用下，被拉斷前所能承受的最大應力值，用σb表示。對於大多數機械零件，工作時不允許產生塑性變形，所以屈服強度是零件強度設計的依據；對於因斷裂而失效的零件，而用抗拉強度作為其強度設計的依據。1.1.2 塑性 塑性是指金屬材料在外力作用下產生塑性變形而不斷裂的能力。工程中常用的塑性指標有伸長率和斷面收縮率。伸長率指試樣拉斷後的伸長量與原來長度之比的百分率，用符號δ表示。斷面收縮率指試樣拉斷後，斷面縮小的面積與原來截面積之比，用y表示。伸長率和斷面收縮率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金屬材料進行壓力加工的必要條件，也是保證機械零件工作安全，不發生突然脆斷的必要條件。1.1.3 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物體壓入的能力。硬度的測試方法很多，生產中常用的硬度測試方法有布氏硬度測試法和洛氏硬度試驗方法兩種。（一）布氏硬度試驗法 布氏硬度試驗法是用一直徑為D的淬火鋼球或硬質合金球作為壓頭，在載荷P的作用下壓入被測試金屬表面，保持一定時間後解除安裝，測量金屬表面形成的壓痕直徑d，以壓痕的單位面積所承受的平均壓力作為被測金屬的布氏硬度值。布氏硬度指標有HBS和HBW，前者所用壓頭為淬火鋼球，適用於布氏硬度值低於450的金屬材料，如退火鋼、正火鋼、調質鋼及鑄鐵、有色金屬等；後者壓頭為硬質合金，適用於布氏硬度值為450~650的金屬材料，如淬火鋼等。布氏硬度測試法，因壓痕較大，故不宜測試成品件或薄片金屬的硬度。（二）洛氏硬度試驗法 洛氏硬度試驗法是用一錐頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為f1.558mm（1/16英寸）的淬火鋼球為壓頭，以一不定的載荷壓入被測試金屬材料表面，根據壓痕深度可直接在洛氏硬度計的指示盤上讀出硬度值。常用的洛氏硬度指標有HRA、HRB和HRC三種。採用120°金剛石圓錐體為壓頭，施加壓為600N時，用HRA表示。其測量範圍為60～85，適於測量合金、表面硬化鋼及較薄零件。採用f1.588mm淬火鋼球為壓頭，施加壓力為1000N時，用HRC表示，其測量硬度值範圍為25～100，適於測量有色金屬、退火和正火鋼及鍛鐵等。採用120°金剛石圓錐體為壓頭，施加壓力為1500N時，用HRC表示，其測量硬度值範圍為20～67，適於測量淬火鋼、調質鋼等。洛氏硬度測試，操作迅速、簡便，且壓痕小不損傷工件表面，故適於成品檢驗。硬度是材料的重要力學效能指標。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的強度越高，塑性變形抗力越大，硬度值也越高。1.1.4 衝擊韌性 金屬材料抵抗衝擊載荷的能力稱為衝擊韌性，用ak表示，單位為J/cm2。衝擊韌性常用一次擺錘衝擊彎曲試驗測定，即把被測材料做成標準衝擊試樣，用擺錘一次沖斷，測出沖斷試樣所消耗的衝擊AK，然後用試樣缺口處單位截面積F上所消耗的衝擊功ak表示衝擊韌性。ak值越大，則材料的韌性就越好。ak值低的材料叫做脆性材料，ak值高的材料叫韌性材料。很多零件，如齒輪、連桿等，工作時受到很大的衝擊載荷，因此要用ak值高的材料製造。鑄鐵的ak值很低，灰口鑄鐵ak值近於零，不能用來製造承受衝擊載荷的零件。