材料的基本性能和反映这些性能的参数指标，是分析理解有关金属理论的基础，掌握这些知识才能有意识地采取措施以获得所希望的性能，或者根据材料的基本性能去指导工程设计选材。
金属材料的基本性能一般包括以下五个方面:
机械性能、耐腐蚀性能、物理性能、制造工艺性能和经济性。
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。
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σb和屈服极限σs，高温时还要考虑蠕变极限σn和高温持久极限σD.许用应力σa的取值通常是根据材料的屈服强度或强度极限除以一个安全系数来计算的。对于塑性材料（如大多数结构钢和铝合金），以屈服极限为基准，除以安全系数后得许用应力，即σa=σs/n，σs是屈服强度，n是安全系数（一般在1.5到2.5之间）。对于脆性材料（如铸铁和高强钢），以强度极限为基准，除以安全系数后得许用应力，即σa=σb/n，其中σb是强度极限，n是安全系数（一般在2到5之间）。在实际应用中，许用应力值还会考虑材料的工作温度、载荷性质、环境条件、加工质量、计算精确度和零件或构件的重要性等因素。●强度极限σb 指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最大应力。它是反映材料抵抗大量均匀塑性变形的强度指标。●屈服强度σs 指材料在外力的作用下，由开始加载到刚出现塑性变形时所承受的应力。它是反映材料抵抗微量塑性变形的强度指标。对某些材料，在加载试验时，其应力应变图中没有明显的屈服平台，此时就以产生0.2％塑性变形时的应力作为该种材料的屈服极限，并用σ0.2表示。●蠕变极限σn指在一定的温度条件下，材料受外力作用在经历10万小时时间后产生的塑性变形量为1%时的应力。●高温持久极限σD是指在一定的温度条件下，材料受外力作用在经历10万小时时间后发生断裂时的应力。蠕变极限σn和高温持久极限σD均是高温下材料抵抗破坏的强度指标。弹性指标是稳定性计算的主要依据，它包括的参数主要有弹性模量E等。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。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。塑性指标包括的参数主要有材料的延伸率δ、断面收缩率ψ。韧性指标包括的参数主要有材料的冲击韧性αk和冲击功AK等。延伸率δ是指试样发生拉伸破坏时，产生的塑性变形量与原试样长度比值的百分数。根据所选试样长度是试样直径的5倍还是10倍，延延率δ分别有δ5和δ10两个数据。一般情况下，δ5<5%的材料为脆性材料。断面收缩率ψ是指试样发生拉伸破坏时，其缩颈处的横截面积缩小量与试样原横截面积比值的百分数。冲击功AK是指试样在进行缺口冲击试验时，摆锤冲击消耗在试样上的能量。它是反映材料抗冲击载荷破坏的性能指标，或者说是反映材料韧性的一个性能指标。疲劳强度是指材料在交变应力的作用下，发生破坏时的最大应力，通常用疲劳持久极限来衡量，即材料在交变应力的作用下，经过无数次(一般规定大于10^6次～10^7次)的应力循环也不会导致疲劳破坏时的最大应力。它是反映材料抗交变应力破坏的强度指标。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。断裂韧度是判断材料内部裂纹危险性的一个指标，该指标常被用在断裂力学设计中，或者用于在役压力管道的可靠性和剩余寿命的评估上。硬度是指材料抵抗外物压入的能力，或者说是材料抵抗局部塑性变形的能力。材料的硬度除了与其化学成分有关外，还与它的热处理状态、金相组织、加工或焊接残余应力等有关，故工程上常用检查硬度的办法检验材料热处理的效果，也用来检验焊接残余应力的存在程度。一般情况下，材料的布氏硬度与其强度的近似关系：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。事实已证明，许多压力管道的破坏都与材料的腐蚀有关。石油化工生产过程中所处理的物料大多数是对金属材料有腐蚀的物质，因此材料对介质的抗腐蚀性就成了选择材料的重要依据。◆ 材料的选择应避免应力腐蚀的发生，因为它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;◆ 选用的材料应有足够的抗介质均匀腐蚀的能力，以便材料不致于在短时间内因腐蚀造成的管道壁厚急剧减薄而失效等等。应力腐蚀：材料在腐蚀与应力的同时作用下产生的腐蚀。它只发生于一些特定的“材料-环境”体系，如“奥氏体不锈钢-Cl-”，“碳钢-NO3-”，当然还必须存在应力（外力、或焊接、冷加工等产生的残余应力）均匀腐蚀：是由于空气中的氧或其它条件在金属表面进行全面腐蚀而产生可溶性盐，随着时间的延长，壁厚则减少。密度ρ(kg/m3)、导热系数、比热、熔点Tm(℃)、线膨胀系数、弹性模量E、比重材料的制造工艺性能也是影响材料选择的一个重要因素，主要有：1) 切削加工性能：它是反映金属及合金进行冷机械切削加工难易程度的一个指标。常用金属材料的切削加工性能: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: 它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：它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：它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。焊接是压力管道中最常用的连接方式之一，因此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、脱碳的倾向及晶粒长大的倾向等。材料的选择不能脱离经济性这个杠杆作用，这就是工程材料研究与一般材料研究区别的显著标志。选材的原则：1) 设计选材既要可靠，又要经济，能用低等级材料时就不要选用高等级材料。2) 对材料的制造要求也应适当，要结合使用条件来规定各项检查试验要求。对于加工性能良好的材料，或者制造商制造水平较高时，或者应用条件比较缓和时，就不必再提出许多超出制造标准要求的附加检验项目，较多的附加检查试验要求是不经济的。3) 对于每一种金属材料来说，以上各类性能不可能都是优秀的，选用材料时，只能扬长避短，物尽其用。
