还应考虑在特定条件下工作的零件的物理和化学特性。金属材料的机械性能也称为机械性能,是金属材料在外力作用下所反映的性能。机械性能是零件设计计算、材料选择、工艺评定和材料检验的主要依据。不同的金属材料表现出不同的机械性能。衡量金属材料力学性能的主要指标包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。影响值与许多因素有关。它不仅受样品形状、表面粗糙度和内部结构的影响,还与测试过程中的环境温度有关。因此,冲击值通常用作选择材料的参考,而不直接用于强度计算。必须指出的是,在冲击载荷下工作的少量机器零件被大能量的一次冲击损坏,并且经常被小能量的多次冲击损坏。实验研究表明,材料承受小能量反复冲击的能力主要取决于强度,而不是冲击韧性。例如,球墨铸铁的冲击韧性仅为15Jcm2,但只要其强度足够,就可以令人满意地用于制造柴油机曲轴。承受交变应力或重复应力的零件经常在工作应力
疲劳强度是金属材料的应力,在无数循环载荷下不会导致断裂。当应力按正弦曲线对称循环时,疲劳强度用符号.1表示。由于在实际测试中不可能实现无数的应力循环,因此规定各种金属材料都应该有一定的应力循环基础。如果钢基于10,即即使钢的应力循环数达到10也不会发生疲劳断裂,则疲劳断裂不会再次发生。对于有色合金和一些超高强度钢,通常以10为基准。疲劳断裂的原因通常被认为是材料含有杂质、表面划痕和其他缺陷,这些缺陷会导致应力集中,导致微裂纹。这种微裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展,导致零件的有效截面逐渐减小,直到它不能承受所施加的载荷而突然断裂。物理性质是金属材料对自然界各种物理现象的反应,如温度变化、地球引力等。金属材料的物理性质主要包括密度、熔点、热膨胀、热导率、电导率和磁性。由于机器零件的用途不同,对其物理性能的要求也不同。例如,飞机部件通常由低密度的铝、镁和钛合金制成。在设计电机和电气零件时,通常会考虑金属材料的物理特性,如金属材料的导电性,这有时会对加工工艺产生一定的影响。例如,高速钢的导热性差,所以锻造时应采用低速加热,否则容易产生裂纹。然而,材料的热导率对刀具的温升有很大的影响。又如,锡基轴承合金、铸铁和铸钢的熔点不同,所以熔炼设备和铸造材料也有很大不同。