所有金属在受力时都会或多或少地变形（拉伸或压缩）。这种变形是金属应力的可见标志，称为金属应变，这是可能的，因为这些金属的一个特性称为延展性，它们能够在不断裂的情况下伸长或缩短长度。

计算应力

应力定义为每单位面积的力，如方程式σ=F/A所示。

应力通常用希腊字母sigma（σ）表示，并用牛顿/平方米或帕斯卡（Pa）表示。对于更大的应力，以兆帕（106或100万帕）或千兆帕（109或10亿帕）表示。

力（F）是质量x加速度，因此1牛顿是以每秒1米的平方速度加速1公斤物体所需的质量。方程中的面积（A）是金属承受应力的横截面积。

假设对直径为6厘米的杆施加6牛顿的力。通过使用公式A=πr2计算杆的横截面面积。半径为直径的一半，因此半径为3 cm或0.03 m，面积为2.2826 x 10-3 m2。

A=3.14 x（0.03 m）2=3.14 x 0.0009 m2=0.002826 m2或2.2826 x 10-3 m2

现在我们使用方程中的面积和已知力来计算应力：

σ=6牛顿/2.2826 x 10-3平方米=2123牛顿/m2或2123帕

计算应变

应变是由应力除以金属初始长度引起的变形量（拉伸或压缩），如方程ε=dl/l0所示。如果金属片的长度因应力而增加，则称为拉伸应变。如果长度减少了，就叫做压缩应变。

应变通常用希腊字母epsilon（ε）表示，在方程中，dl是长度的变化，l0是初始长度。

应变没有测量单位，因为它是长度除以长度，所以只能用数字表示。例如，最初10厘米长的电线被拉伸到11.5厘米；其应变为0.15。

ε=1.5 cm（长度或拉伸量的变化）/10 cm（初始长度）=0.15

塑性材料

有些金属，如不锈钢和许多其他合金，在应力下具有延展性和屈服性。其他金属，如铸铁，在应力作用下会迅速断裂。当然，如果施加足够的应力，即使是不锈钢最终也会变弱和断裂。

低碳钢等金属在应力下弯曲而不是断裂。然而，在一定的应力水平下，它们达到了一个众所周知的屈服点。一旦达到屈服点，金属就会应变硬化。从某种意义上说，金属的延展性变差，硬度变硬。但是，应变硬化使金属不易变形，同时也使金属更脆。易碎金属很容易断裂或失效。

脆性材料

有些金属本质上很脆，这意味着它们特别容易断裂。脆性金属包括高碳钢。与韧性材料不同，这些金属没有明确的屈服点。相反，当他们达到一定的压力水平时，他们就会崩溃。

脆性金属的行为与玻璃和混凝土等其他脆性材料非常相似。像这些材料一样，它们在某些方面很坚固，但由于它们不能弯曲或拉伸，因此不适合某些用途。

金属疲劳

韧性金属受到应力时会变形。如果应力在金属达到屈服点之前消除，则金属会恢复到原来的形状。尽管金属似乎已恢复到其原始状态，但在分子水平上出现了微小的缺陷。

每次金属变形，然后恢复到原来的形状，就会出现更多的分子缺陷。经过多次变形后，出现了大量的分子缺陷，导致金属开裂。当形成足够多的裂纹使其合并时，就会发生不可逆的金属疲劳。