力學性能是鋼材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韌性及硬度等。

(1)抗拉性能。表示鋼材抗拉性能的指標有屈服強度、抗拉強度、屈強比、伸長率、斷面收縮率。

屈服是指鋼材試樣在拉伸過程中，負荷不再增加，而試樣仍繼續發生變形的現象。發生屈服現象時的最小應力，稱為屈服點或屈服極限，在結構設計時，一般以屈服強度作為設計依據。

抗拉強度是指試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大荷載與試樣原橫截面面積之比。

鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6～0.65，低合金結構鋼為0.65～0.75，合金結構鋼為0.84～0.86。

伸長率是指金屬材料在拉伸時，試樣拉斷后，其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比；斷面收縮率是指金屬試樣拉斷后，其縮頸處橫截面面積的最大縮減量與原橫截面面積的百分比。伸長率和斷面收縮率越大，鋼材的塑性越好。

(2)冷彎性能。冷彎性能是指鋼材在常溫下抵抗彎曲變形的能力，表示鋼材在惡劣條件下的塑性。鋼材按規定的彎曲角度a和彎心直徑d彎曲后，通過檢查彎曲處的外面和側面有無裂紋、起層或斷裂等進行評定。

通過冷彎可以揭示鋼材內部的應力、雜質等缺陷，還可用于鋼材焊接質量的檢驗，能揭示焊件在受彎面的裂紋、雜質等缺陷。

(3)沖擊韌性。沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用而不破壞的能力。

工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功Ak，單位為焦耳(J)。鋼材的沖擊韌性是衡量鋼材質量的一項指標，特別對經常承受荷載沖擊作用的構件，如重量級的吊車梁等，要經過沖擊韌性的鑒定。沖擊韌性越大，表明鋼材的沖擊韌性越好。

(4)硬度。硬度是指金屬抵抗硬物體壓人其表面的能力，硬度不是一個單純的物理量，而是反映彈性、強度、塑性等的一個綜合性能指標。

硬度的表示方法有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度。最常用表示方法為布氏硬度，是用一定直徑的球體（鋼球或硬質合金球），以相應的試驗力壓人試樣表面，經規定的保持時間后，卸除試驗力，測表面壓痕直徑計算其硬度值。

(5)疲勞破壞。鋼材在交變應力作用下，應力在遠低于靜荷載抗拉強度的情況下突然破壞，甚至在低于靜荷載屈服強度時即發生破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。鋼材疲勞破壞的應力指標用疲勞強度（或稱疲勞極限）來表示，它是指試件在交變應力的作用下，不發生疲勞破壞的最大應力值。一般把鋼材承受交變荷載1107周次時不發生破壞所能承受的最大應力作為疲勞強度。設計承受交變荷載且需進行疲勞驗算的結構時，應當了解所用鋼材的疲勞強度。