金属材料的基本性能一般包括机械性能、耐腐蚀性、物理性能、制造工艺性能等。
1.机械性能
材料的机械性能是指在外力的作用下，材料抵抗破裂和过度变形的能力。它包括材料的强度指标、弹性指标、塑性指标、韧性指标、疲劳强度、断裂韧度和硬度等。
1）强度指标
材料的强度指标是决定其许用应力值的依据。设计中常用的有拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切的强度极限和屈服极限，高温时还要考虑蠕变强度和高温持久强度。
① 抗拉强度
抗拉强度Rm是指金属材料在外力的作用下，由开始加载到断裂时为止所能承受的Zui大应力 它是反映材料抵抗大量均匀塑性变形的强度指标。
② 屈服强度
屈服强度Re是指金属材料在外力的作用下，呈现屈服现象时，在试验期间发生塑性变形而力增加时的应力。
屈服强度分上屈服强度和下屈服强度，下屈服强度ReL是指在屈服期间不计初始瞬时效应时的Zui低应力值，上屈服强度ReH是指试样发生屈服而力首次下降前的Zui高应力值。
规定非比例延伸强度Rp是指非比例延伸率等于引伸计标距规定百分率时的应力，如某些材料加载试验时应力应变图中没有明显的屈服平台，就以规定非比例延伸率为0.2%时的应力Rp0.2作为屈服强度。
③ 蠕变强度
蠕变强度Rkm是指材料规定的温度和时间内，引起规定应变的应力。工程上通常采用金属材料在设计温度下，经105h引起1%应变率时的应力值表示，单位为MPa。
④ 持久强度极限
持久强度极限是指在规定温度下，试样达到规定时间而不断裂的Zui大应力，工程上通常采用金属材料在设计温度下，经105h断裂时的平均应力值表示，单位为MPa。
2）弹性指标
弹性指标是稳定性计算的主要依据，包括的参数主要有弹性模量E等。
弹性模量E是指材料低于比例极限的应力与相应应变的比值，是描述材料弹性的一个物理量，是一个统称，表示方法可以是“杨氏模量”、”体积模量”等。
杨氏模量E是描述金属材料抵抗形变能力的物理量，即材料变形为完全弹性时的应力与应变之比。杨氏模量可以被认为是一种物质对弹性变形的抵抗力。材料越硬，其弹性模量越高。
3）塑性指标和韧性指标
塑性指标和韧性指标是材料受冲击载荷作用时的主要设计依据，也是低温或超低温条件下对材料使用性考核的一个重要指标。其中，塑性指标包括的参数主要有材料的伸长率、断面收缩率。韧性指标包括的参数主要有材料的冲击韧性和断裂韧性等。
① 伸长率A
伸长率是指材料试样在拉伸断裂后，原始标距的伸长与原始标距之比的百分率。伸长率是表示材料均匀变形或稳定变形的重要参数，按GB/T228.1，伸长率分为断后伸长率（A）、 残余伸长率（Ar）、断裂总延伸率（At）、Zui大力总延伸率（Agt）、Zui大力非比例延伸率（Ag） 和屈服点延伸率（Ae）等6种。其中4项延伸率均为在应力状态下测定的指标，2项伸长率为卸载应力后测定的指标。
② 断面收缩率Z
断面收缩率Z是指材料试样在断裂后试样面积的Zui大缩减量与原始横截面积之比的百分率。断面收缩率大，说明材料的塑性好。
③ 冲击韧性
冲击韧性是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。材料的冲击韧性用夏比摆锤冲击弯曲试验来测定。用试样所吸收的能量K的大小来作为衡量材料韧性好坏的指标，称为冲击吸收能量。用U形和V形缺口试样测得的冲击吸收能量分别用KU和KV表示。
④ 疲劳强度
由于所承受的载荷为交变载荷，部件承受的应力虽低于材料的屈服强度，但经过长时间的工作后，仍会产生裂纹或突然发生断裂，金属这样的断裂现象称为疲劳断裂。金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力称为疲劳强度。通常用疲劳极限来衡量，金属材料在交变应力作用下，经过周次（N）的应力循环仍不发生断裂时所能承受的Zui大应力称为疲劳极限，单位为MPa。根据应力循环数分为疲劳分为高周疲劳（一般规定大于106～107 次）和低周疲劳（一般规定少于104～105次），疲劳极限用符号R-1表示。
⑤ 断裂韧度
断裂韧度是指材料在受力状态下，内部的裂纹刚刚扩展时其裂纹应力强度因子达到的临界值。如果应力强度因子超过这一临界值（即断裂韧度），裂纹将会扩展而导致材料断裂。断裂韧度就是用来反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标，通常用临界应力强度因子KIc表示。常被用在断裂力学设计或者用于在役压力管道的可靠性和剩余寿命的评估。
⑥ 硬度
硬度是指材料抵抗变形，特别是压痕或划痕形成的yongjiu变形的能力。硬度是通过在专用的硬度试验机上实验测得的。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。不同硬度之间可以通过相关标准进行换算。
布氏硬度用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位为Pa，但一般均不标出，用符号HBW表示，布氏硬度用硬度值、硬度符号、头直径、实验力及实验力保持时间表示，当保持时间为10～15s时可不标。主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。
洛氏硬度（HR）测试，当被测样品过小或者布氏硬度（HB）大于450时，就改用洛氏硬度计量。洛氏硬度的试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm/3.175mm/6.35mm/12.7mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，压痕深度求出材料的硬度。洛氏硬度没有单位，是一个无纲量的力学性能指标，其Zui常用的硬度标尺有A、B、C、R、M、L等，通常记作HRA、HRB、HRC等，其表示方法为硬度数据+硬度符号，如50HRC。
材料硬度高时，其耐磨性也好。材料的硬度除了与其化学成分有关外，还与其热处理状态、金相组织、加工或焊接残余应力等有关，工程上常用检查硬度的办法检验材料热处理的效果，也用它来检验焊接残余应力的存在程度。材料硬度与其强度可按相关标准规定进行近似换算。
2.耐腐蚀性
金属材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为金属耐腐蚀性。耐腐蚀性由材料的成分、化学性能、组织形态等决定。根据腐蚀发生的机理，腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀三大类。
化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。金属在高温气体中的硫腐蚀、金属的高温氧化均属于化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与外部介质直接起化学作用，引起表面的破坏。与电化学腐蚀的区别是没有电流产生。化学腐蚀开始时，在金属表面形成一层极薄的氧化膜，逐步发展成较厚的氧化膜，当形成第一层金属氧化膜后，它可以减慢金属继续腐蚀的速度，从而起到保护作用，但所形成的膜必须是完整的，才能阻止金属的继续氧化。
电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学反应而引起的破坏。电化学腐蚀是Zui普遍、Zui常见的腐蚀，如金属在大气、海水、土壤和各种电解质溶液中的腐蚀都属此类。
物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解而引起的破坏。其特点是当低熔点的金属溶入金属材料中时，会对金属材料产生“割裂”作用。由于低熔点的金属强度一般较低，在受力状态下它将优先断裂，从而成为金属材料的裂纹源。物理腐蚀在工程中并不多见。
腐蚀不仅会造成金属的损失，更重要的是会导致金属的破坏，从而威胁到压力管道的安全，材料对介质的抗腐蚀性是选择材料的重要依据。选用的材料应有足够的抗介质均匀腐蚀的能力，以便材料不至于在短时间内因腐蚀造成的管道壁厚急剧减薄而失效；特别注意的是选择材料应避免应力腐蚀的发生，因其会带来压力管道在不可预知的情况下突然断裂，从而导致重大事故的发生。
3.物理性能
材料的物理性能主要有密度ρ（kg/m3）、导热系数λ（W/m•K）、比热C（J/kg•K）、熔点（Tm）、线膨胀系数α（1/K）)、弹性模量E、比重q、磁性等。材料在不同的使用条件下，对其物理性能要求有所不同。
4.制造工艺性能
材料的制造工艺性能主要是指其切削加工性、可铸性、可锻性、可焊性和热处理性能等，是影响材料选择的一个重要因素。
1）切削加工性能
切削加工性能一般用切削后的金属表面质量（用表面粗糙程度高低衡量）和刀具寿命来表示，是反映金属进行冷机械切削加工难易程度的一个指标。金属材料具有适当的硬度和足够的脆性时切削性良好，改变钢的化学成分（如加入少量铅、磷等元素）和进行适当的热处理（如低碳钢进行正火，高碳钢进行球化退火）可以提高刚的切削加工性能。常用金属材料的切削加工性能由好到差的顺序是铝合金及镁合金＞铜合金＞一般铸铁＞碳素钢＞合金钢＞奥氏体不锈钢。
2）可铸性
可铸性是指液体金属在铸造过程中的流动性和凝固时的收缩性以及产生铸造缺陷的倾向性常用的金属材料中，铸铁的铸造性较好，而铸钢的铸造性则较差，合金钢的铸造性更差。
3）可锻性
可锻性是指金属材料通过锻造等压力加工方式而成形的能力。一般情况下，金属材料的可锻性包括其塑性变形抗力、金属固态流动性、对模具的摩擦力、对氧化起皮的抗力、热裂倾向等性能。脆性材料无可锻性。
4）可焊性
可焊性是指金属材料通过常规的焊接方法和焊接工艺而获得良好焊接接头的性能。良好的焊接接头是指不易产生焊接缺陷如裂纹、气孔、夹杂等，且焊接接头的机械性能接近母材的焊 接接头。钢材的含碳量高低是焊接性能好坏的主要因素，含碳量和合金元素含量越高，焊接性能越差。焊接是压力管道中Zui常用的连接方式之一，可焊性也是影响材料选用的一个重要因素。
5）热处理性能
金属的热处理性能是指材料在热处理过程中表现出的淬硬性、淬透性、变形、开裂、氧化、脱碳的倾向及品粒长大的倾向等。如含锰、铬、镍等元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性较差。铝合金的热处理要求较严，而铜合金只有几种可以熔热处理强化。
