材料的力学性质，主要是指材料受力时在强度、变形方面表现出来的性质。材料的力学性质是通过试验手段获得的。试验采用的是国家统一规定的标准试件，如图3-5，L₀为试件的试验段长度，称为标距。下面以低碳钢和铸铁分别为塑性和脆性材料的代表做试验。

图3-5

1.低碳钢拉伸时的力学性质

试验时，试件在受到缓慢施加的拉力作用下，试件逐渐被拉长L₁(伸长量用△L来表示)。直到试件断裂为止。这样得到F与△L的关系曲线，称为拉伸图或F-△L曲线，如图3-6所示。拉伸图与试件原始尺寸有关，受原始尺寸的影响。为了消除原始尺寸的影响，获得反映材料性质的曲线，将F除以试件的原始横截面积A，得正应力σ=F/A,把△L除以L得应变ε=△L/L。以σ为纵坐标，以ε为横坐标，于是得到σ与ε的关系曲线，称为应力-应变图或σ-ε曲线。由σ-ε(图3-7)可见，整个拉伸变形过程可分为四个阶段。

图3-6                                                  图3-7

(1)弹性阶段

在拉伸的初始阶段O_a为一直线段，它表示应力与应变成正比关系，即σ∝ε。直线最高点a所对应的应力值σ_p称为材料的比例极限。低碳钢的比例极限σ_p≈200 MPa。ab 段图线微弯，说明σ与ε不再是正比关系，而所产生的变形仍为弹性变形。b点所对应的应力值σ_e称为材料的弹性极限。由于σ_p与σ_e非常接近，因此工程上常不予区别，并多用σ_p代替σ_e。

(2)屈服阶段

当由b点逐渐发展到c点，然后再由c至c'点，表明应力几乎不增加而变形急剧增加，这种现象称为屈服或流动，cc' 称为屈服阶段。对应c点的应力值σ_s称为材料的屈服点。低碳钢的σ_s≈240 MPa。材料屈服时，所产生的变形是塑性变形。当材料屈服时，在试件光滑表面上可以看到与杆轴线成45°的暗纹(图3-8a)，这是由于材料最大剪应力作用面产生滑移造成的，故称为滑移线。

(3)强化阶段

经过屈服后，图线由c' 上升到d点，这说明材料又恢复了对变形的抵抗能力。若继续变形，必须增加应力，这种现象称为强化。c' d段称为强化阶段。最高点d所对应的应力σ_b称为材料的强度极限。低碳钢的强度极阳σ_s≈400MPa。

(4)局部变形阶段

当图线经过d点后，试件的变形集中在某一局部范围内，横截面尺寸急剧缩小(图3-8b)，产生缩颈现象。由于缩颈处橫截面显著减小，使得试件继续变形的拉力反而减小，直至e点试件被拉断。de段称为局部变形阶段。

图3-8