表征金屬在力的作用下的行為的衡量指標，都屬于金屬力學性能所研究的范疇。諸如不同載荷所造成的可逆變形（彈性）、不可逆變形（塑性）、斷裂（脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂等）以及金屬抵抗形變和斷裂能力的衡量指標，如強度、塑性、韌度（脆性）、硬度等。
金屬的力學性能是零件或結(jié)構(gòu)件設(shè)計的依據(jù)，也是選擇、評價材料和制訂工藝規(guī)程的重要參量；在金屬研究上，它們是合金成分設(shè)計、顯微組織結(jié)構(gòu)控制所要達到的目標之一，也是反映金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化的重要表征參量。
金屬力學性能隨受載方式、應力狀態(tài)、溫度及接觸介質(zhì)的不同而異。受載方式可以是靜載荷、沖擊載荷、循環(huán)載荷等。應力狀態(tài)可以是拉、壓、剪、彎、扭及它們的復合，以及集中應力和多軸應力等。溫度可以是室溫、低溫與高溫。接觸介質(zhì)可以是空氣、其他氣體、水、鹽水或腐蝕介質(zhì)。在不同使用條件下，材料具有不同的力學行為和失效現(xiàn)象，因而必須有相應的力學性能指標表征。下面便是描述金屬材料力學性能的表征參量，對其中已設(shè)專條的，在本條中就從略了。
強度 金屬抵抗*變形和斷裂的能力的總稱。以光滑拉伸試樣為例，在漸增載荷作用下，材料的典型拉伸應力－應變曲線如圖1所示。反映金屬材料強度的性能指標有如下幾項。
金屬力學性能的表征
比例極限（σp） 開始加載時，應力與應變呈直線關(guān)系，比例極限σp則是代表金屬應力與應變成正比關(guān)系（即遵守胡克定律）的zui大應力。生產(chǎn)中有許多在彈性狀態(tài)下工作的零件，要求應力與應變間有嚴格的線性關(guān)系，如炮筒和測定載荷、位移的傳感器中的彈性元件等，就要根據(jù)比例極限來設(shè)計。但是,不偏離應力-應變線性關(guān)系的zui大應力是隨測量儀器的精度而變化的，采用不同的測試方法，對同一材料可以得出不同的σp值。因此，在工程上就采用了條件規(guī)定的方法，中國的國家標準規(guī)定，當載荷和伸長之間的線性關(guān)系發(fā)生偏離時，若該點的切線與載荷軸間夾角的正切值已較其彈性直線部分之值增加50％，則該點所對應的應力便稱為“規(guī)定比例極限σp”。實際上，“規(guī)定比例極限”是產(chǎn)生極微量塑性變形（0.001～0.01％）時的應力值。
彈性極限（σE） 見彈性和滯彈性。
屈服強度（σs） 當應力超過彈性極限后繼續(xù)加載，有的金屬便會發(fā)生“物理屈服”現(xiàn)象，即在應力不增大的情況下,塑性應變不斷增長到一定值（圖1a曲線上的s點）以后應力-應變才同時以非常數(shù)比例繼續(xù)增長。這個保持基本恒定的應力（屈服平臺應力）稱為屈服點σs，有時也通稱為屈服強度。對于無明顯物理屈服現(xiàn)象的金屬，則以產(chǎn)生*的小量塑性應變時的應力作為條件屈服強度。如經(jīng)常采用的條件屈服強度σ0.3 即為產(chǎn)生0.2％殘余應變時的應力（圖1b）。它和上述規(guī)定比例極限σp以及彈性極限σE只是塑性變形量上不同而已，并無本質(zhì)的差別，均是金屬對微量或小量塑性變形抗力的表征。因此,有一種根據(jù)不同的需要,選用不同的塑性應變量來表征微量塑性變形階段材料強度的趨勢，如σ0.001、σ0.01、σ0.1和σ0.3 等。屈服強度是設(shè)計承受靜載機件或構(gòu)件的主要依據(jù)。
抗拉強度（σb） 超過屈服強度以后應力繼續(xù)增加時應變也不斷增長。當應力達到zui高點時，對于韌性金屬而言，會在拉伸試樣上發(fā)生局部“縮頸”，而使橫截面積減小，因而承載能力開始下降。我們把zui高名義應力σ稱為抗拉強度（σb）。對于脆性材料,例如灰口鑄鐵，當應力達到zui高點時，試棒即斷裂，此zui高應力也稱抗拉強度?？梢娍估瓘姸葘τ陧g性金屬是表征其極限均勻塑性變形的抗力，即塑性失穩(wěn)的起始應力。對于脆性金屬，抗拉強度則表征其斷裂抗力。不論對韌性金屬還是脆性金屬，由于與σb所對應的載荷是金屬在單向靜拉伸時試樣（或工件）所能承受的zui大載荷，因此習慣上也把σb稱為強度極限（UTS）。抗拉強度常作為評定金屬的依據(jù)，對于脆性金屬也是設(shè)計的依據(jù)。
斷裂強度sK（或σn） 通常，金屬的實際斷裂強度sK（或σn）是由試樣斷裂時的載荷除以試樣斷裂處實際橫截面積而求得的。只有根據(jù)試樣的實際斷裂情況才能確定它的意義。對于在彈性階段脆斷的金屬，sK相當于σb,也相當于σs;對于均勻塑變后即斷裂的金屬,則sK相當于真實抗拉強度sB；對于頸縮后斷裂的金屬,則sK實際上主要反映金屬對剪切斷裂抗力的大小。sK的數(shù)值要受試驗機系統(tǒng)剛性的影響，同一金屬，在不同試驗機上試驗,可得到不同的sK值。
塑性 金屬的塑性又稱范性, 為其在斷裂前可以承受的塑性變形的總量。常用的塑性指標是光滑試樣拉伸試驗所得到的伸長率，即拉斷后試棒伸長的百分數(shù) δ ＝ 和斷面收縮率，即拉斷后試棒zui小斷面積對原始斷面積縮小的百分數(shù) 。在技術(shù)意義上，材料具有一定的塑性容量，可以使工件受載時通過局部發(fā)生的塑性變形，而使應力重新分布，從而減少應力集中的程度，減少金屬脆斷的傾向。又如金屬的塑性較大，則該金屬的塑性變形與形變強化相結(jié)合，使金屬冷變形成型工藝成為可能。
超塑性 一般工業(yè)用金屬的室溫塑性大都在百分之幾到百分之幾十的范圍。而某些金屬在特定的組織狀態(tài)下（主要是超細晶粒）、特定的溫度范圍內(nèi)和一定的變形速度下表現(xiàn)出*的塑性，伸長率可達百分之幾百甚至百分之幾千，這種現(xiàn)象稱為“超塑性”。它顯然有利于塑性加工。超塑性首先在Al-Zn合金中發(fā)現(xiàn),應用也較廣泛。近年來在鐵基、鐵鎳基合金以及鈦合金等方面也開展了大量研究，在工業(yè)中已得到應用。
真應力－真應變曲線和形變強化 大多數(shù)金屬（尤其是韌性金屬），當外加應力達到屈服極限后，欲使變形繼續(xù)，必須繼續(xù)增加外力，即金屬的塑性變形抗力隨塑性變形量的增加而增加,如圖1所示。這種現(xiàn)象稱為形變強化或加工硬化。金屬的形變強化從屈服極限開始直至斷裂為止的過程中都存在，但是在圖1所示的條件應力-應變曲線上,并不能真實反映金屬的形變強化，這是由于在這種曲線上，各點應力均是以該點的載荷除以試樣的原始截面積來表示的，未考慮截面收縮；因此，塑性變形量越大，條件應力和試樣上所承受的真實應力的偏差也越大；“縮頸”后，由于局部區(qū)域截面積的急劇減少，這種偏差更大，出現(xiàn)應力超過σb后,強度隨應變的增加而降低的情況。真實力-真應變曲線能全面描述金屬從彈性變形開始直至斷裂的全過程的應力-應變關(guān)系,如圖2所示。其中真應力s是由曲線上各點的瞬時載荷除以試樣相應截面積求得,真應變ε是由瞬時試樣伸長的微分值dι與瞬時試樣長度ι之比的積分求得,即 。這種s-ε曲線也稱流變強化曲線或硬化曲線,Hollomon公式s＝kεn是這條曲線的zui簡單的擬合表達式。式中的n稱為形變強化指數(shù),k稱為形變強化系數(shù)，n和k均為表征形變強化的材料常數(shù)。形變強化是金屬的可貴性質(zhì)之一,對金屬壓力加工以及確保機件在偶爾超載時的安全有重要作用。形變強化也是金屬材料的一種有效強化手段，與合金化、熱處理處于同等地位（見金屬的強化）。
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