還應(yīng)考慮在特定條件下工作的零件的物理和化學(xué)特性。金屬材料的機(jī)械性能也稱為機(jī)械性能，是金屬材料在外力作用下所反映的性能。機(jī)械性能是零件設(shè)計(jì)計(jì)算、材料選擇、工藝評(píng)定和材料檢驗(yàn)的主要依據(jù)。不同的金屬材料表現(xiàn)出不同的機(jī)械性能。衡量金屬材料力學(xué)性能的主要指標(biāo)包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度。影響值與許多因素有關(guān)。它不僅受樣品形狀、表面粗糙度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，還與測(cè)試過(guò)程中的環(huán)境溫度有關(guān)。因此，沖擊值通常用作選擇材料的參考，而不直接用于強(qiáng)度計(jì)算。必須指出的是，在沖擊載荷下工作的少量機(jī)器零件被大能量的一次沖擊損壞，并且經(jīng)常被小能量的多次沖擊損壞。實(shí)驗(yàn)研究表明，材料承受小能量反復(fù)沖擊的能力主要取決于強(qiáng)度，而不是沖擊韌性。例如，球墨鑄鐵的沖擊韌性僅為15Jcm2，但只要其強(qiáng)度足夠，就可以令人滿意地用于制造柴油機(jī)曲軸。承受交變應(yīng)力或重復(fù)應(yīng)力的零件經(jīng)常在工作應(yīng)力
疲勞強(qiáng)度是金屬材料的應(yīng)力，在無(wú)數(shù)循環(huán)載荷下不會(huì)導(dǎo)致斷裂。當(dāng)應(yīng)力按正弦曲線對(duì)稱循環(huán)時(shí)，疲勞強(qiáng)度用符號(hào).1表示。由于在實(shí)際測(cè)試中不可能實(shí)現(xiàn)無(wú)數(shù)的應(yīng)力循環(huán)，因此規(guī)定各種金屬材料都應(yīng)該有一定的應(yīng)力循環(huán)基礎(chǔ)。如果鋼基于10，即即使鋼的應(yīng)力循環(huán)數(shù)達(dá)到10也不會(huì)發(fā)生疲勞斷裂，則疲勞斷裂不會(huì)再次發(fā)生。對(duì)于有色合金和一些超高強(qiáng)度鋼，通常以10為基準(zhǔn)。疲勞斷裂的原因通常被認(rèn)為是材料含有雜質(zhì)、表面劃痕和其他缺陷，這些缺陷會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，導(dǎo)致微裂紋。這種微裂紋隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致零件的有效截面逐漸減小，直到它不能承受所施加的載荷而突然斷裂。物理性質(zhì)是金屬材料對(duì)自然界各種物理現(xiàn)象的反應(yīng)，如溫度變化、地球引力等。金屬材料的物理性質(zhì)主要包括密度、熔點(diǎn)、熱膨脹、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率和磁性。由于機(jī)器零件的用途不同，對(duì)其物理性能的要求也不同。例如，飛機(jī)部件通常由低密度的鋁、鎂和鈦合金制成。在設(shè)計(jì)電機(jī)和電氣零件時(shí)，通常會(huì)考慮金屬材料的物理特性，如金屬材料的導(dǎo)電性，這有時(shí)會(huì)對(duì)加工工藝產(chǎn)生一定的影響。例如，高速鋼的導(dǎo)熱性差，所以鍛造時(shí)應(yīng)采用低速加熱，否則容易產(chǎn)生裂紋。然而，材料的熱導(dǎo)率對(duì)刀具的溫升有很大的影響。又如，錫基軸承合金、鑄鐵和鑄鋼的熔點(diǎn)不同，所以熔煉設(shè)備和鑄造材料也有很大不同。