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任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机械上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；游乐设施上的连杆，在传递动力时不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、转矩的作用等。这就要求金属材料必须具有一种既能承受机械负荷又不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。金属表现出来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征，就是用来衡量金属材料在外力作用下表现出来的力学性能指标。
1.强度
强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，单位为MPa。
工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用 R e （ σ s ）表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用 R m （ σ b ）表示。
对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，用抗拉强度作为其强度设计的依据。
2.塑性
塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号 A （ δ ）表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用 Z （ ψ ）表示。
伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。
3.硬度
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度的测试方法很多，生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。常用的布氏硬度指标有HBW，常用的洛氏硬度指标有HRA、HRB和HRC3种。
硬度是材料的重要力学性能指标。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值也越高。
4.冲击韧度
金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧度，用 a K 表示，单位为J/cm 2 。
冲击韧度常用一次摆锤冲击弯曲试验测定，即把被测材料做成标准冲击试样，用摆锤一次冲断，测出冲断试样所消耗的冲击吸收能量KV，然后用试样缺口处单位截面积 S 上所消耗的冲击功表示冲击韧度。
a K 值越大，则材料的韧度就越好。 a K 值低的材料叫作脆性材料， a K 值高的材料叫韧性材料。很多零件，如齿轮、连杆等，工作时受到很大的冲击载荷，因此要用 a K 值高的材料制造。铸铁的 a K 值很低，灰铸铁 a K 值近于零，不能用来制造承受冲击载荷的零件。
常见金属材料主要包括黑色金属和有色金属，如钢、生铁、铁合金、铸铁等钢铁材料（黑色金属），铜、锡、铅、铝、镁等非铁金属（有色金属）。
1.碳素结构钢
碳素结构钢（如Q235）是制造起重机金属结构最常用的材料，起重机金属结构主要承载构件材料一般采用Q235B、Q235C和Q235D。对于一般起重机金属结构，当设计温度高于0℃时，允许采用平炉或氧气顶吹转炉沸腾钢Q235BF。当工作环境温度低于0℃时，宜采用Q235C；低于-20℃时，宜采用Q235D。工作级别A7和A8的起重机金属结构，宜采用Q235C、0235D。对于厂内机动车辆，主要用于制作车辆上的受力不大、要求一定的强度、硬度、韧度和良好的加工性能的零部件和工程构件，以及形状复杂，难于用锻压等方法成形的零件，如车辆上的桥壳等，常用的型号包括Q235AF碳素结构钢、45Mn优质碳素结构钢、ZG310-570铸钢等。
2.合金结构钢
低合金结构钢用于制作各种机器零件和工程构件，如车架纵梁、横梁、发动机吊耳等，常见的如Q345（12MnV、16Mn）等；合金渗碳钢用于制作承受高速、重载、强冲击和剧烈摩擦的零件，如活塞销、齿轮、轴类件和重要的螺栓等都是用合金渗碳钢加工经热处理制作的；而合金调质钢常用于制造承受重载荷、冲击载荷的零件，如主轴、半轴、连杆、转向节等。
3.铸铁
铸铁包括白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和合金铸铁等，广泛应用于机电类特种设备中。例如球墨铸铁经过合金化和各种热处理后，可用来代替铸钢和锻钢制造一些受力复杂、性能要求较高的零件，如代替45钢和35CrMo钢制造大马力柴油机的曲轴、凸轮轴、齿轮和连杆等。
4.铝及铝合金
在机电类特种设备尤其是机动车辆上大量使用。一方面改善了这些零部件的使用性能，另一方面达到了轻量化的目的，如用铸铝合金制造气缸体、气缸盖、轮辋、保险杠，用铝合金材料制造散热器、冷凝器等部件。其中铝硅合金广泛用于制造内燃机的活塞、气缸体、气缸盖、风扇叶片，电机、仪表外壳及形状复杂的构件；铝镁合金多用于承受冲击、振动载荷和腐蚀条件下工作的零件；铝锌合金可用于在铸态下直接使用的零件，如化油器、仪表、各种薄壳等。
5.铜及铜合金
在机电类特种设备上使用的主要有工业纯铜、黄铜、青铜等。其中，纯铜主要用于制造电线、电刷、铜管等；青铜用于制造连杆衬套、摇臂衬套、冷却系统中的节温器、轴瓦、曲轴止推垫圈等。
常用非金属材料可分为陶瓷、磨料、碳和石墨、石棉等无机材料及塑料、橡胶、胶粘剂等有机材料两大类。
1.塑料
塑料的强度及刚度远低于金属材料，只适于制造承受载荷不大、对刚度要求不高的零件，如壳体、支架、手柄、手轮、防护挡板、仪表盖或框、覆盖板等，可以选用聚苯乙烯、酸性聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、有机玻璃等。传动零件一般承受载荷不大，低速时可用低压聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯，大的齿轮、齿条、凸轮、蜗轮、带轮等也可用塑料制造。要求稍高一些的框架类零件且工作条件相对苛刻一些时，可选择的塑料有尼龙、MC尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、聚氯醚（氯化聚醚）、夹布酚醛等。受力较小的滑动轴承、轴套、导轨和某些密封圈，以及对材料的力学性能要求不高，但要求有良好的自润滑性能、低的摩擦系数和一定的耐油性及耐热性的，可以选用低压聚乙烯、尼龙1010、MC尼龙、聚氯醚、聚甲醛、聚四氟乙烯等。在载荷不大的情况下，与无机耐蚀材料相比，塑料具有一定的优越性，因此塑料的应用比重日益增大。由于不同的塑料品种，有的耐酸、有的耐碱、有的耐溶剂，因此要针对腐蚀条件选择塑料品种。一般腐蚀条件可选用聚烯烃类塑料，若同时还要求有较高的力学性能时，可选聚气醚；既要求耐强酸、强氧化酸，又要求耐强碱时，采用氟塑料（如聚四氟乙烯）。要求耐蚀的容器或其他零件，可采用塑料衬里结构、加强复合结构和涂层结构。
塑料因其优异的绝缘性能，也常用来制造电器零件。普通电器元件要求绝缘、耐弧、耐燃及具有一定的强度和耐热性，可选用聚烯烃塑料、酚醛塑料、胺烃和环氧塑料等。高压绝缘件选用交联聚乙烯、聚碳酸酯、氟塑料和环氧塑料。高频绝缘件选用聚烯烃、氟塑料、聚酰亚胺、有机硅、聚丙醚、聚苯乙烯和聚丙烯等。
2.合成橡胶
合成橡胶按用途分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶用来生产轮胎、传送带、传动带、胶管、胶辊、密封装置、减振装置等。特种橡胶用来制造在特殊条件（如高温、低温，需要耐碱、耐酸、耐油及防辐射等）下使用的橡胶产品。两者之间无严格界限。
在机电类特种设备中橡胶被广泛采用，这是由于它具有优异的弹性。如车辆轮胎要求其弹性好、耐磨，制造轮胎时还要易于与人造纤维或金属纤维黏合，可选用天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶；车辆内胎、水胎、橡皮船等要求气密性好，可选择丁醛橡胶；电线包皮及电缆等要求与金属的粘接性好，还耐光、耐氧、吸水性低且不燃，可选氯丁橡胶；胶辊、实心轮胎、同步带等制品要求强度高、耐磨损，可选聚氨酯橡胶；输油管、各种耐油密封圈、贮油槽、容器衬里等要求耐油性好，可选用丁腈橡胶。
3.普通陶瓷
普通陶瓷又称传统陶瓷，主要是黏土制品经焙烧后制成，其主晶相为莫来石（硅酸盐主晶相）。这类陶瓷质地坚硬、不氧化生锈、耐腐蚀、不导电、能耐一定高温，且成本低。但因其组织中的玻璃相比例大，故强度较低，且高温性能不及其他陶瓷。另外，玻璃相中的碱金属氧化物和杂质还会降低介电性能。
4.复合材料
（1）纤维增强复合材料
1）玻璃纤维增强复合材料。它是以树脂为基体，以玻璃纤维增强的复合材料，又称玻璃钢。玻璃纤维是由玻璃熔化后以极快的速度抽制而成，直径多为5～9μm，柔软如丝，单丝的抗拉强度达到1000～3000MPa，且具有很好的韧度，是目前复合材料中应用最多的增强纤维材料。根据复合材料基体不同可分为热塑性和热固性两种。玻璃钢力学性能优良，抗拉强度和抗压强度都超过一般钢和硬铝，而比强度更为突出。现在已广泛应用于各种机器护罩、复杂壳体、车辆、船舶、仪表、化工容器、管道等。
2）碳纤维增强复合材料。碳纤维是将各种纤维（目前主要使用的是聚丙烯腈系碳纤维）在隔绝的空气中经高温碳化制成，一般在2000℃烧成的是碳纤维，若在2500℃以上石墨化后可得到石墨纤维（或称高模量碳纤维）。碳纤维比玻璃纤维的强度略高，而弹性模量则是玻璃纤维的4～6倍，并且碳纤维具有较好的高温力学性能。碳纤维可以和树脂、碳、金属及陶瓷等组成复合材料。常与环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯等复合，既保持了玻璃钢的优点，而且许多性能优于玻璃钢。如碳纤维-环氧树脂复合材料的弹性模量接近于高强度钢，而其密度比玻璃钢小，同时还具有优良的耐磨、减摩、耐热和自润滑性。不足之处是碳纤维与树脂的结合力不够大，各向异性明显。碳纤维复合材料多用于齿轮、活塞、轴承密封件；也可用于化工设备、运动器材、医学领域；发达国家还大量采用碳纤维增强的复合建筑材料，使建筑物具有良好的抗震性能。
（2）其他纤维增强复合材料
1）硼纤维增强复合材料。硼纤维是在直径约为10μm的钨丝、碳纤维上或其他芯线上沉积硼元素制成直径约为100μm的硼纤维增强材料。其强度和弹性模量高，耐辐射，易导电、导热。
2）有机纤维增强复合材料。常用的是以芳香族聚酰胺纤维（芳纶）增强，以合成树脂为基体。这类纤维的密度是所有纤维中最小的，而强度和弹性模量都很高。主要品种有凯芙拉（Kevlar）、诺麦克斯（Nomex）等。可用于轮胎帘子线、传动带、电绝缘件等。
3）层叠复合材料。层叠复合材料是用几种性能不同的板材经热压胶合而成。根据复合形式有夹层结构的复合材料、双层金属复合材料、塑料-金属多层复合材料。如夹层复合材料已广泛应用于飞机机翼、船舶、火车车厢、运输容器、安全帽、滑雪板等；将两种膨胀系数不同的金属板制成的双层金属复合材料可用于测量和控制温度的简易恒温器等；SF型三层复合材料（如钢-铜-塑料）可制作在高应力、高温及低温、无润滑条件下的轴承。
4）颗粒增强复合材料。这是由一种或多种颗粒均匀地分布在基体中所组成的材料。一般粒子的尺寸越小，增强效果越明显，颗粒的直径为0.01～0.1μm的称为弥散强化材料。按需要不同，加入金属粉末可增加导电性；加入Fe 3 O 4 可改善导磁性；加入MoS 2 可提高减摩性；而陶瓷颗粒增强的金属基复合材料具有高的强度、硬度、耐磨性、耐蚀性和小的膨胀系数，用于制作重载轴承及火焰喷嘴等高温工作零件。
1.金属材料标准
1）常用碳素结构钢见GB/T 700—2006《碳素结构钢》。
2）常用碳素结构钢化学成分见GB/T 700—2006《碳素结构钢》。
3）常用优质碳素结构钢见GB/T 699—2015《优质碳素结构钢》。
4）常用低合金结构钢见GB/T 1591—2008《低合金高强度结构钢》。
5）常用合金结构钢见GB/T 3077—2015《合金结构钢》。
6）常用合金弹簧钢见GB/T 1222—2016《弹簧钢》。
7）常用碳素铸钢见GB/T 11352—2009《一般工程用铸造碳钢件》。
8）常用灰铸铁见GB/T 9439—2010《灰铸铁件》。
9）常用球墨铸铁见GB/T 1348—2009《球墨铸铁件》。
10）常用铸造铜合金见GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》。
11）常用高强度螺栓、螺母机械性能及垫圈见GB/T 1231—2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》。
12）碳钢焊条见GB/T 5117—2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》。
13）铸铁焊条见GB/T 10044—2006《铸铁焊条及焊丝》。
14）低合金钢焊条见GB/T 5118—2012《热强钢焊条》。
2.非金属材料标准
1）工业硫化橡胶板性能见GB 5574—2008《工业用橡胶板》。
2）常用皮革见GJB 210—1986《特种工业用皮革》。
3）石棉摩擦片见GB/T 11834—2011《工农业机械用摩擦片》。
4）工业用毛毡的规格及性能见FZ/T 25001—2012《工业用毛毡》。
5）有机玻璃板材、棒材和管材见GB/T 7134—2008《浇铸型工业有机玻璃板材》。
6）绝缘起重机中所采用的绝缘材料，其性能应当符合相应标准的要求。
7）铝电解多功能机组中对材料（含绝缘材料和防磁材料）的选用应当符合YS/T 7—2008《铝电解多功能机组》的有关要求。