金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能称为塑性。这种随外力消除而消除的变形称为弹性变形。

评价材料力学性能的指标是通过拉伸试验测定的，将被测材料按GB/T 228.1—2010《金属材料拉伸实验第一部分： 室温试验方法》 要求制成标准的拉伸试样（图1 -12），在拉伸试验机上夹紧试样两端，缓慢施加轴向载荷，使之发生变形直至断裂。通过试验可以得到拉伸力与试样伸长量之间的关系曲线（称为拉伸曲线）。为消除试样几何尺寸对试验结果的影响，将拉伸过程中试样所受的拉伸力转化为试样单位横截面积上所受的力（称为应力），试样伸长量转化为试样单位长度上的伸长量（称为应变），想到应力-应变曲线，其形状与拉伸曲线完全一致。

图1-12　载荷的作用形式

图1 -13 所示为低碳钢试样的拉伸曲线。图中纵坐标表示力F（N），横坐标表示试样伸长量ΔL（mm）。

低碳钢在拉伸试验过程中，明显地出现以下几个变形阶段：

（1） Oe 弹性变形阶段。在此阶段，试样变形完全是弹性的，试样的伸长量与拉伸力成正比，此时如果卸除载荷，试样即恢复原状。Fe 为试样弹性变形时的最大载荷。

（2） ss′屈服阶段。当应力超过弹性极限继续增加达到s 点载荷时，在试样表面上可看到表征金属晶体滑移的迹象。此时，在外力不增加或略有减小的情况下，试样变形继续进行，该现象称为屈服现象，拉伸力Fs 称为屈服载荷。屈服后，材料开始出现明显的塑性变形。

图1-13　低碳铜试样的拉伸曲线

（3） s′b 强化阶段。当拉伸力超过屈服载荷F 后，试样材料因发生明显塑性变形，其内部晶体组织结构重新得到排列调整，抵抗变形的能力有所增加，伸长变形也随之增加，拉伸曲线形成s′b 曲线段，称为试样材料的强化阶段。在此阶段随着变形程度的增加，试样变形抗力也随之增加，这种现象称为形变强化（或加工硬化），Fb 为拉伸试样承受的最大载荷。(www.daowen.com)

（4） bz 缩颈阶段。当拉伸力达到Fb 以后，变形主要集中于试样的某一局部区域，在该区域试样的横截面积急剧缩小，这种特征称为缩颈现象。由于缩颈使试样局部横截面面积减小，因此试验力随之降低，直至试样在缩颈处断裂，z 点为断点。图1 -14 所示为拉伸试样的缩颈现象。

工业上所使用的金属材料在进行拉伸试验时，其载荷与变形量之间的关系并非都与上述情况相同。例如高碳钢等，在拉伸试验时没有屈服现象，所测得的拉伸曲线如图1 -15 所示。有些脆性材料，不但没有屈服现象，而且也不产生缩颈，铸铁试样的拉伸曲线如图1 -16所示。

图1-14　拉伸试样的缩颈现象

图1-15　高碳钢试样的拉伸曲线

图1-16　铸铁试样的拉伸曲线

材料在弹性范围内的应力与应变成正比，其比值称为弹性模量E，即E =σ/ε，单位为MPa，弹性模量E 标志着材料抵抗弹性变形的能力，用来表示材料的刚度。其值越大，材料产生一定量的弹性变形所需的应力越大，表明材料越不易产生弹性变形，即材料的刚度越大。如果材料的刚度不足，则易发生过大的弹性变形而产生失效，E 值的大小主要取决于各种材料的本性，一些处理方法（如热处理、合金化、冷热加工等） 对它的影响很小。

材料的刚度不等于零件的刚度。零件的刚度除取决于材料的弹性模量之外，还与零件的形状和尺寸有关，可以通过增加横截面积和改变截面形状来提高其刚度。