材料的力学性能 概念 总结
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切口零构件或试件的断裂可能包含三个阶段：在切口根部形成裂纹，形成于切口根裂纹的亚临界扩展，当裂纹
达到临界尺寸时发生断裂。
冲击韧性：材料在冲击载荷下抵抗破坏的能力。
冲击载荷：作用力在极短时间内有很大变化幅度的载荷。
韧性：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。
冲击韧度：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
生了缩颈现象，虽然外力不断下降，但缩颈部位的实际应力仍不断在增长，因此缩颈部位的材料继续被拉长，直至断裂为止。
弹性：是指材料在外力作用下保持固有形状和尺寸的能力，在外力去除后恢复固有形状和尺寸的能力。
弹性比功（We）: 又称弹性比能、应变比能，表示材料吸收弹性变形功的能力.
滞弹性：材料中应变落后于应力现象。
名义应力（σn）
：一受拉伸裁荷的薄板，其中的应力分布是均 匀的。若在板的中心钻一圆孔，则在孔的周围应力
分布发生了很大的变化。在孔的边缘，拉应力最大，离孔边越远，应力越小。最后趋近于净断面
平均应力，即名义应力σn（也叫平均应力）。
应力集中系数 Kt： =
max
切口强度：切口试件拉伸断裂最大载荷，除以切口处的净断面积。
是成比例的线性关系。如果在试验过程中卸除拉力 F，则试样的伸长变形便
消失，即试样也可以恢复到原长。对于金属，此阶段很短
3、屈服前微塑性变形(b-c)
弹性阶段（o-b），
屈服阶段（b-e）
，
强化阶段（e-f）
，
局部颈缩阶段（f-g）
在此阶段被拉试样开始出现连续均匀的微小塑性变形，其特征是外力卸
除后试样不能恢复到原有长度，此阶段很短，不容易与滞弹性变形准确区分
应力场强度因子的修正：裂纹尖端的弹性应力超过材料的屈服强度之后，便产生应力松弛。应力松弛可以有两种方
式，一种是通过塑性变形，另一种方式则是通过裂纹扩展，当裂纹扩展了一小段距离后，同样可使裂纹尖端的应力
集中得以松弛。既然这两种应力松弛的方式是等效的，为了计算 K 值，可以设想裂纹的长度增加了，由原来的长度
菲斯公式只适用于脆性固体，如玻璃、金刚石、超高强度钢等。
割开裂纹释放的弹性能 =
2 2
2
实际断裂强度（薄板）
： = √
成裂纹需要的表面功 W=4a γ
2
= 2 （σ 为有裂纹物体的实际断裂强度（裂纹失稳扩展的临界应力）， 为临界裂
纹半长）
力学状态图
材料在不同应力状态下的极限条件和失效形式。
冲击功： = mg1 − mg2
冲击韧性值： (或 ) =
(1 为摆锤提起的高度，2 为剩余能量使摆锤扬起的高度)
( 为切口净断面积)
冷脆：一些具有体心立方晶格的金属，如 Fe、 Mo 和 W，在某一温度（Tk）以下，由于塑性降低到零而变为脆性状
态，冲击韧性下降的现象。
在此阶段中，试样的某一部分产生塑性变形，虽然这一部分截面减小，使此处承受负荷的能力下降。但由于变形强化的作用而阻
止了塑性变形在此处继续发展，使变形推移到试样的其他部位。这样，变形和强化交替进行，就使试样各部位产生了宏观上均匀的塑
性变形。
6、局部塑性变形阶段(f-g)
由于均匀塑性变形的强化能力跟不上变形，终于在某个截面上产生了局部的塑性变形，致使该截面不断缩小，并且载荷下降，产
第三章
材料的硬度（四）
金属的硬度：金属在表面上的不大体积内抵抗变形或者破裂的能力。
1、布氏硬度（HB） 一般在 HB450 以上就不能使用了
标注方法：硬度值 HBW(或 HBS)球的直径/载荷大小/保压时间（注：淬硬钢球（HBS)，硬质合金球（HBW），保压时间 10~15s 不用记）
150HBW10/1000/30 表示压头直径为 10mm 的硬质合金球，在 1000kgf 试验力的作用下，保持 30s 时测
包辛格效应：指原先经过微量塑性变形，然后再同向加载，使弹性极限升高，反向加载时弹性极限或屈服强度降低
的现象。
屈服现象：外力增加到一定数值时突然下降，然后外力几乎不变时，试样仍继续伸长变形。
屈服强度（σs/σ0.2）
：试样在外力保持恒定仍能继续伸长的应力称屈服强度。
比例极限（σp）
：应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力。
试样的断面收缩率小于 5％者为脆性断裂，该材料即称为脆性材料；反之，大于 5%者则为韧性材料。
穿晶断裂与沿晶断裂：穿晶断裂裂纹穿过晶内，沿晶断裂裂纹沿晶界扩展。
解理断裂：材料（晶体）在一定条件下(如低温)，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产
生的穿晶断裂。
剪切断裂：材料在切应力作用下，沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂。
4、屈服(c-e)
在此阶段，试样受外力的作用产生了较大的塑性变形。这种变形在卸除拉力后，试样的伸长不会消失。此时，随着拉伸时间的延
续，试样伸长急剧增加，但载荷却在小范围内波动，拉伸曲线上可见一水平线段 de，该线段对应的外力即为屈服力（分为上、下屈服
力，分别以 FeL 和 FeH 表示）
5、均匀塑性变形阶段(e-f)
件的断口为 100％的结晶状断口。
4、将高阶能开始降低的温度定义为韧-脆转化温度。记为 FTP，当温度高于 FTP，试件的断口为 100％
的纤维状断口。
5、高阶能与低阶能的平均值所对应的温度定义为韧-脆转化温度，记为 FTT。
第五章 含裂纹体材料的力学性能（断裂韧性）（七）
裂纹形态：Ⅰ型裂纹（张开型）
得的布氏硬度值为 150
2、洛氏硬度（HR）
o
HRA(120 金钢石圆锥压头、60kgf 负荷)，应用范围：70~85；
HRB(直径 1.588mm 钢球压头、100kgf 负荷)，应用范围：25~100；
o
HRC(120 金钢石圆锥压头、150kgf 负荷)，应用范围：20~67；
标注方法：HRC28
1
2
(
Ⅰ
)2
厚板（应力状态）
：0 =
1
2
(
Ⅰ
1
Ⅰ
塑性区半长： 0 = 2 ( )2
)2 （1 − 2ν）
ν— 泊松比，取
1
3
裂纹扩展的能量释放率（GⅠ）
：裂纹扩展单位面积时，弹性系统所能提供的能量。
平面应力状态下I =
来自百度文库2
；平面应变状态下I =
(1−2ν)I2
第一章 光滑试件在静拉伸下的力学性能（一、二、五）
典型应力-应变曲线
1、弹性变形(o-a)
在这个阶段中，被拉试样的变形是弹性的，它完全可逆，并且力与伸长
是成比例的线性关系。如果在试验过程中卸除拉力，则试样的伸长变形会消
失，即试样可以恢复到原长，不会产生残余伸长。
2、滞弹性变形(a-b)
在此阶段被拉试样的变形仍为弹性变形，它仍然可逆，但是力与伸长不
韧脆转变温度：1、通常取结晶区面积占整个断口面积的 50%时的温度为 Tk，记为 50%FAT。
2、以 V 型切口冲击试件测定的冲击功 AK=20.35J 对应的温度作为韧脆转化温度，并记为 V15TT。
3、将低阶能开始上升的温度定义为韧-脆转化温度，记为 NDT，称为零塑性温度。在 NDT 以下，试
a 增加到 a´=a+ry，而裂纹尖端的原点由 O 点移动了 ry 的距离达到了 O´点。这一模型就称之为 Irwin 等效模型，
而 a´=a+ry 就称为等效裂纹长度。
1
Ⅰ
修正后的应力场强度因子： = √ + = √ + 0 = √ + 2 ( )2
塑性区宽度： 0 = 20 =
抗拉强度（σb）
：拉伸试验时试样拉断过程中最大试验力所对应的应力。
塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。
静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功。
断裂：固体物质在外力作用下分成若干部分的现象。
韧性断裂：材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。
脆性断裂：突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。一般规定光滑拉伸
微孔聚集断裂：通过微孔形核长大聚合而导致的断裂。常用金属材料一般均产生这类性质的断裂。
正断：断裂面垂直于外加应力。
切断：断裂面平行于外加应力。
断口：材料或构件受力断裂后的自然表面。
宏观断口：用肉眼或 20 倍以下的放大镜观察的断口，它反映了断口的全貌。
微观断口：用光学显微镜或扫描电镜观察的断口。
晶体的理论断裂强度（σm）：将晶体原子分离开所需的最大应力。σ = √
显微努氏硬度：维氏硬度实验方法的发展。
第四章 切口试件在静载和冲击载荷作用下的力学性能（六）
切口强度：用带切口的拉伸试件测定其断裂时的名义应力(净断面平均应力)。bn =
切口敏感度（NSR）
：切口强度对抗拉强度的比值。 NSR =
bn
bn
若 NSR≥1.0，表示材料对切口不敏感；
若 NSR＜1.0，则材料对切口敏感。
γ
0
（ γ -表面能，0 -原子间平衡距离，E-杨氏弹性模量）
格雷菲斯(A.A.Griffith)纹理论：认为实际材料中已经存在裂纹，当平均应力还很低时，局部应力集中已达到很高
数值，从而使裂纹快速扩展并导致脆性断裂。根据能量平衡原理，由于存在裂纹，系统弹性能降低应该与因存在裂
纹而增加的表面能相平衡。如果弹性能降低足以支付表面能增加之需要时，裂纹就会失稳扩展引起脆性破坏。格雷
计算方法：HRA =
0.2−
0.002
HRB =
0.26−
0.002
HRC =
0.2−
0.002
而其中又以 HRC 用得最普遍。在一定条件下，
HB 与 HRC 可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。
HRC 适用范围 HRC 20－67，相当于 HB225－650。若硬度高于此范围则用洛氏硬度 A 标尺 HRA，若硬度低于此范围则
弹性极限（σe/σ0.01）
：试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。
固溶强化：在纯金属中加入溶质原子（间隙型或置换型）形成固溶合金或多相合金中的基体相，将显著提高屈服强
度。
形变强化：一种阻止继续塑性变形的抗力。
颈缩：金属等韧性材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象。
1/2
面积时所需要的能量，单位是 MPa·m。KⅠc 是断裂韧性应力场强度的判据，单位是 MPa·m 。K 判据更方便。
断裂韧性Ic：在平面应变条件下，当外力达到破坏载荷时，即应力应变场达到使裂纹开始扩展的临界状态时，则 J
a----裂纹的半长（mm)）
断裂韧性（Kc）
：指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。它和裂纹本身的大
小、形状无关，也与外加应力大小无关。Kc 是材料的特性，只与材料的成分、热处理及加工工艺有
关。（KⅠc 为Ⅰ型裂纹尖端断裂韧性）
当张开型裂纹尖端的应力强度因子值达到材料的断裂韧度时，裂纹就要扩展，即断裂失效的判据是: KⅠ= KⅠc
计算方法：HV =
1.8544
2
（d 为压痕对角线长度的平均值）
4、肖氏硬度/回跳硬度（HS） HS<100
计算方法：HS =
ℎ
ℎ0
（K 为肖氏硬度系数，h 为下落高度，h0 为回跳高度）
显微硬度试验：一般是指测试载荷小于 1.9614N(200gf)力的硬度试验。
显微维氏硬度：小载荷的维氏硬度实验。
，Ⅱ型裂纹（滑开型），Ⅲ型裂纹（撕开型）
应力强度因子（K）
：表征材料断裂的重要参量。是表征外力作用下弹性物体裂纹尖端附近应力场强度的一个参量，
它和裂纹大小、形状以及外加应力有关。
（KⅠ为Ⅰ型裂纹尖端应力强度因子。Ⅰ = √
2
Y 为与试样、裂纹形状和位置有关的函数（无量纲）
。σ ----外加应力(N/mm ) ，
用洛氏硬度 B 标尺 HRB。
布氏硬度上限值 HB650,不能高于此值。
3、维氏硬度（HV） 集布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）优点于一身。维氏硬度试验时，所加的载荷为 5，10，20，
30，50，100kgf 等 6 种
标注方法：硬度值 HV 载荷大小/保压时间
600HV30/20 表示在 30kgf 载荷的作用下，保持 20s 时测得的布氏硬度值为 600
；
断裂韧性的能量释放率（GⅠc） 断裂失效的判据是: GⅠ= GⅠc
临界条件下：Ic =
I2
， Ic =
（1−2ν）I2
；
(对于脆性材料：Ic = 2γ；对于金属材料，断裂前要消耗一部分塑性功 w，故有Ic = 2γ + w。)
断裂韧性 KⅠc 和断裂韧性的能量释放率 GⅠc 都是断裂韧性指标。GⅠc 是断裂韧性的能量判据，表示裂纹扩展单位
达到临界尺寸时发生断裂。
冲击韧性：材料在冲击载荷下抵抗破坏的能力。
冲击载荷：作用力在极短时间内有很大变化幅度的载荷。
韧性：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。
冲击韧度：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
生了缩颈现象，虽然外力不断下降，但缩颈部位的实际应力仍不断在增长，因此缩颈部位的材料继续被拉长，直至断裂为止。
弹性：是指材料在外力作用下保持固有形状和尺寸的能力，在外力去除后恢复固有形状和尺寸的能力。
弹性比功（We）: 又称弹性比能、应变比能，表示材料吸收弹性变形功的能力.
滞弹性：材料中应变落后于应力现象。
名义应力（σn）
：一受拉伸裁荷的薄板，其中的应力分布是均 匀的。若在板的中心钻一圆孔，则在孔的周围应力
分布发生了很大的变化。在孔的边缘，拉应力最大，离孔边越远，应力越小。最后趋近于净断面
平均应力，即名义应力σn（也叫平均应力）。
应力集中系数 Kt： =
max
切口强度：切口试件拉伸断裂最大载荷，除以切口处的净断面积。
是成比例的线性关系。如果在试验过程中卸除拉力 F，则试样的伸长变形便
消失，即试样也可以恢复到原长。对于金属，此阶段很短
3、屈服前微塑性变形(b-c)
弹性阶段（o-b），
屈服阶段（b-e）
，
强化阶段（e-f）
，
局部颈缩阶段（f-g）
在此阶段被拉试样开始出现连续均匀的微小塑性变形，其特征是外力卸
除后试样不能恢复到原有长度，此阶段很短，不容易与滞弹性变形准确区分
应力场强度因子的修正：裂纹尖端的弹性应力超过材料的屈服强度之后，便产生应力松弛。应力松弛可以有两种方
式，一种是通过塑性变形，另一种方式则是通过裂纹扩展，当裂纹扩展了一小段距离后，同样可使裂纹尖端的应力
集中得以松弛。既然这两种应力松弛的方式是等效的，为了计算 K 值，可以设想裂纹的长度增加了，由原来的长度
菲斯公式只适用于脆性固体，如玻璃、金刚石、超高强度钢等。
割开裂纹释放的弹性能 =
2 2
2
实际断裂强度（薄板）
： = √
成裂纹需要的表面功 W=4a γ
2
= 2 （σ 为有裂纹物体的实际断裂强度（裂纹失稳扩展的临界应力）， 为临界裂
纹半长）
力学状态图
材料在不同应力状态下的极限条件和失效形式。
冲击功： = mg1 − mg2
冲击韧性值： (或 ) =
(1 为摆锤提起的高度，2 为剩余能量使摆锤扬起的高度)
( 为切口净断面积)
冷脆：一些具有体心立方晶格的金属，如 Fe、 Mo 和 W，在某一温度（Tk）以下，由于塑性降低到零而变为脆性状
态，冲击韧性下降的现象。
在此阶段中，试样的某一部分产生塑性变形，虽然这一部分截面减小，使此处承受负荷的能力下降。但由于变形强化的作用而阻
止了塑性变形在此处继续发展，使变形推移到试样的其他部位。这样，变形和强化交替进行，就使试样各部位产生了宏观上均匀的塑
性变形。
6、局部塑性变形阶段(f-g)
由于均匀塑性变形的强化能力跟不上变形，终于在某个截面上产生了局部的塑性变形，致使该截面不断缩小，并且载荷下降，产
第三章
材料的硬度（四）
金属的硬度：金属在表面上的不大体积内抵抗变形或者破裂的能力。
1、布氏硬度（HB） 一般在 HB450 以上就不能使用了
标注方法：硬度值 HBW(或 HBS)球的直径/载荷大小/保压时间（注：淬硬钢球（HBS)，硬质合金球（HBW），保压时间 10~15s 不用记）
150HBW10/1000/30 表示压头直径为 10mm 的硬质合金球，在 1000kgf 试验力的作用下，保持 30s 时测
包辛格效应：指原先经过微量塑性变形，然后再同向加载，使弹性极限升高，反向加载时弹性极限或屈服强度降低
的现象。
屈服现象：外力增加到一定数值时突然下降，然后外力几乎不变时，试样仍继续伸长变形。
屈服强度（σs/σ0.2）
：试样在外力保持恒定仍能继续伸长的应力称屈服强度。
比例极限（σp）
：应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力。
试样的断面收缩率小于 5％者为脆性断裂，该材料即称为脆性材料；反之，大于 5%者则为韧性材料。
穿晶断裂与沿晶断裂：穿晶断裂裂纹穿过晶内，沿晶断裂裂纹沿晶界扩展。
解理断裂：材料（晶体）在一定条件下(如低温)，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产
生的穿晶断裂。
剪切断裂：材料在切应力作用下，沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂。
4、屈服(c-e)
在此阶段，试样受外力的作用产生了较大的塑性变形。这种变形在卸除拉力后，试样的伸长不会消失。此时，随着拉伸时间的延
续，试样伸长急剧增加，但载荷却在小范围内波动，拉伸曲线上可见一水平线段 de，该线段对应的外力即为屈服力（分为上、下屈服
力，分别以 FeL 和 FeH 表示）
5、均匀塑性变形阶段(e-f)
件的断口为 100％的结晶状断口。
4、将高阶能开始降低的温度定义为韧-脆转化温度。记为 FTP，当温度高于 FTP，试件的断口为 100％
的纤维状断口。
5、高阶能与低阶能的平均值所对应的温度定义为韧-脆转化温度，记为 FTT。
第五章 含裂纹体材料的力学性能（断裂韧性）（七）
裂纹形态：Ⅰ型裂纹（张开型）
得的布氏硬度值为 150
2、洛氏硬度（HR）
o
HRA(120 金钢石圆锥压头、60kgf 负荷)，应用范围：70~85；
HRB(直径 1.588mm 钢球压头、100kgf 负荷)，应用范围：25~100；
o
HRC(120 金钢石圆锥压头、150kgf 负荷)，应用范围：20~67；
标注方法：HRC28
1
2
(
Ⅰ
)2
厚板（应力状态）
：0 =
1
2
(
Ⅰ
1
Ⅰ
塑性区半长： 0 = 2 ( )2
)2 （1 − 2ν）
ν— 泊松比，取
1
3
裂纹扩展的能量释放率（GⅠ）
：裂纹扩展单位面积时，弹性系统所能提供的能量。
平面应力状态下I =
来自百度文库2
；平面应变状态下I =
(1−2ν)I2
第一章 光滑试件在静拉伸下的力学性能（一、二、五）
典型应力-应变曲线
1、弹性变形(o-a)
在这个阶段中，被拉试样的变形是弹性的，它完全可逆，并且力与伸长
是成比例的线性关系。如果在试验过程中卸除拉力，则试样的伸长变形会消
失，即试样可以恢复到原长，不会产生残余伸长。
2、滞弹性变形(a-b)
在此阶段被拉试样的变形仍为弹性变形，它仍然可逆，但是力与伸长不
韧脆转变温度：1、通常取结晶区面积占整个断口面积的 50%时的温度为 Tk，记为 50%FAT。
2、以 V 型切口冲击试件测定的冲击功 AK=20.35J 对应的温度作为韧脆转化温度，并记为 V15TT。
3、将低阶能开始上升的温度定义为韧-脆转化温度，记为 NDT，称为零塑性温度。在 NDT 以下，试
a 增加到 a´=a+ry，而裂纹尖端的原点由 O 点移动了 ry 的距离达到了 O´点。这一模型就称之为 Irwin 等效模型，
而 a´=a+ry 就称为等效裂纹长度。
1
Ⅰ
修正后的应力场强度因子： = √ + = √ + 0 = √ + 2 ( )2
塑性区宽度： 0 = 20 =
抗拉强度（σb）
：拉伸试验时试样拉断过程中最大试验力所对应的应力。
塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。
静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功。
断裂：固体物质在外力作用下分成若干部分的现象。
韧性断裂：材料断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。
脆性断裂：突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。一般规定光滑拉伸
微孔聚集断裂：通过微孔形核长大聚合而导致的断裂。常用金属材料一般均产生这类性质的断裂。
正断：断裂面垂直于外加应力。
切断：断裂面平行于外加应力。
断口：材料或构件受力断裂后的自然表面。
宏观断口：用肉眼或 20 倍以下的放大镜观察的断口，它反映了断口的全貌。
微观断口：用光学显微镜或扫描电镜观察的断口。
晶体的理论断裂强度（σm）：将晶体原子分离开所需的最大应力。σ = √
显微努氏硬度：维氏硬度实验方法的发展。
第四章 切口试件在静载和冲击载荷作用下的力学性能（六）
切口强度：用带切口的拉伸试件测定其断裂时的名义应力(净断面平均应力)。bn =
切口敏感度（NSR）
：切口强度对抗拉强度的比值。 NSR =
bn
bn
若 NSR≥1.0，表示材料对切口不敏感；
若 NSR＜1.0，则材料对切口敏感。
γ
0
（ γ -表面能，0 -原子间平衡距离，E-杨氏弹性模量）
格雷菲斯(A.A.Griffith)纹理论：认为实际材料中已经存在裂纹，当平均应力还很低时，局部应力集中已达到很高
数值，从而使裂纹快速扩展并导致脆性断裂。根据能量平衡原理，由于存在裂纹，系统弹性能降低应该与因存在裂
纹而增加的表面能相平衡。如果弹性能降低足以支付表面能增加之需要时，裂纹就会失稳扩展引起脆性破坏。格雷
计算方法：HRA =
0.2−
0.002
HRB =
0.26−
0.002
HRC =
0.2−
0.002
而其中又以 HRC 用得最普遍。在一定条件下，
HB 与 HRC 可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。
HRC 适用范围 HRC 20－67，相当于 HB225－650。若硬度高于此范围则用洛氏硬度 A 标尺 HRA，若硬度低于此范围则
弹性极限（σe/σ0.01）
：试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。
固溶强化：在纯金属中加入溶质原子（间隙型或置换型）形成固溶合金或多相合金中的基体相，将显著提高屈服强
度。
形变强化：一种阻止继续塑性变形的抗力。
颈缩：金属等韧性材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象。
1/2
面积时所需要的能量，单位是 MPa·m。KⅠc 是断裂韧性应力场强度的判据，单位是 MPa·m 。K 判据更方便。
断裂韧性Ic：在平面应变条件下，当外力达到破坏载荷时，即应力应变场达到使裂纹开始扩展的临界状态时，则 J
a----裂纹的半长（mm)）
断裂韧性（Kc）
：指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。它和裂纹本身的大
小、形状无关，也与外加应力大小无关。Kc 是材料的特性，只与材料的成分、热处理及加工工艺有
关。（KⅠc 为Ⅰ型裂纹尖端断裂韧性）
当张开型裂纹尖端的应力强度因子值达到材料的断裂韧度时，裂纹就要扩展，即断裂失效的判据是: KⅠ= KⅠc
计算方法：HV =
1.8544
2
（d 为压痕对角线长度的平均值）
4、肖氏硬度/回跳硬度（HS） HS<100
计算方法：HS =
ℎ
ℎ0
（K 为肖氏硬度系数，h 为下落高度，h0 为回跳高度）
显微硬度试验：一般是指测试载荷小于 1.9614N(200gf)力的硬度试验。
显微维氏硬度：小载荷的维氏硬度实验。
，Ⅱ型裂纹（滑开型），Ⅲ型裂纹（撕开型）
应力强度因子（K）
：表征材料断裂的重要参量。是表征外力作用下弹性物体裂纹尖端附近应力场强度的一个参量，
它和裂纹大小、形状以及外加应力有关。
（KⅠ为Ⅰ型裂纹尖端应力强度因子。Ⅰ = √
2
Y 为与试样、裂纹形状和位置有关的函数（无量纲）
。σ ----外加应力(N/mm ) ，
用洛氏硬度 B 标尺 HRB。
布氏硬度上限值 HB650,不能高于此值。
3、维氏硬度（HV） 集布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HR）优点于一身。维氏硬度试验时，所加的载荷为 5，10，20，
30，50，100kgf 等 6 种
标注方法：硬度值 HV 载荷大小/保压时间
600HV30/20 表示在 30kgf 载荷的作用下，保持 20s 时测得的布氏硬度值为 600
；
断裂韧性的能量释放率（GⅠc） 断裂失效的判据是: GⅠ= GⅠc
临界条件下：Ic =
I2
， Ic =
（1−2ν）I2
；
(对于脆性材料：Ic = 2γ；对于金属材料，断裂前要消耗一部分塑性功 w，故有Ic = 2γ + w。)
断裂韧性 KⅠc 和断裂韧性的能量释放率 GⅠc 都是断裂韧性指标。GⅠc 是断裂韧性的能量判据，表示裂纹扩展单位