衡量金属材料力学性能的指标名称 符 基本单位及其含义说明

──压痕对角线长度(mm)
h
按仪器刻度尺上的刻度（140格） 表示
肖 氏硬 度机
塑性
拉
伸试
验机
％
或万
式中 ──试样拉断后的长度 能材
──试样原来的长度
料试 验机
金刚石圆 锥
588.4N
20 ～ 88HRA
1.5875mm 钢球
980.7N
20 ～ 100HRB
金刚石圆 锥
1.471kN
20 ～ 70HRC
百分
拉 伸试 验机
金属受外力作用被拉断以后，其横 截面的缩小量与原来横截面积相比的
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断面收缩率
ψ
率
％
式中 积
F1──试样断裂处的横截面 F0──试样原来的横截面积
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指标 名称
符号
法定计量单位 名称 单位
弹性
计算公式
试验 仪器
含义说明
弹性是指金属在外力作用下产生变 形，当外力取消后又恢复到原来的形 状和大小的一种特性
正弹性模量
E
切变弹性模 弹量
G
性
指
标
比例极限
σp
弹性极限
σe
兆帕 〔斯 卡〕
兆帕 〔斯 卡〕
拉
式中 σ──应力
用 49.03 ～ 980.7N 以 内 的 载 荷，将 顶角为136°的金刚石四方角锥体压头 压人金属的表面，以其压痕面积除载
荷 所 得 之 商，即 为 维 氏 硬 度 值，HV 只 适 用 于 测 定 很 薄（0.3mm ～ 0.5mm）的 金 属 材 料，或 厚 度 为 0.03mm～0.05mm的零件表面硬化层 （如镀铬、渗碳、氮化、碳氮共渗层
（aKU 或 aKV）作 为 标 准 的。它 是 采 用一定尺寸和形状的标准试样，在摆 锤式一次冲击试验机上来进行试验， 试验结果，以冲断试样上所消耗的功
（AKU 或 AKV）与 断 口 处 横 截 面 积 （F）之比值大小来衡量。冲击试样 的基本类型有：梅氏、夏氏、艾氏、 DVM 等 数 种，我 国 目 前 一 般 多 采 用 GB/T 229－1994《夏比U形缺口冲击 试样》为标准试样，其形状、尺寸和
MPa 式中
或万 定，通常把能引起材料试样产生残余 ──比例极限载荷（N） 能材 变 形 量 为 试 样 原 长 的 0.001％ 或
F──试样横截面积
料试 0.003％、0.005％、0.02％ 时 的 应
（mm2）
验机 力，规定为比例极限
拉
伸试
验机
MPa 式中
或万 ──弹性极限载荷（N） 能材
F── 试 样 横 截 面 积 料试
或万 能材 料试
指外力是剪切力时的强度极限
（mm2）
验机
强 度 抗扭强度 性 能 指 标
兆帕
τb
〔斯
卡〕
屈服极限
（或 称 屈 服 σs 点）
兆帕 〔斯 卡〕
屈服强度
兆帕
σ0.2
〔斯
卡〕
持久强度
σb/时间 （h）
兆帕 〔斯 卡〕
蠕变强度
σ变形量
（%）/ 时间 （h）
兆帕 〔斯 卡〕
MPa 式中 mm）
弹 性 模 数（E）和 剪 切 弹 性 模 数 （G），弹性模数的大小，相当于引 起物体单位变形时所需应力之大小，
式中 ──切应力
所以，它在工程技术上是衡量材料刚
──相应的扭转滑移 M──扭转力矩
扭 转试 验机
度的指标，弹性模数愈大，刚度也愈 大，亦即在一定应力作用下，发生的 弹性变形愈小
MPa
l0──试样计算长度（mm） 或万
试验方法参见标准中的规定。由于aK 值的大小，不仅取决于材料本身，同 时还随试样尺寸、形状的改变及试验
温度的不同而变化，因而aK值只是一 个相对指标。目前国际上许多国家直
接 采 用 冲 击 功 AK 作 为 冲 击 韧 度 的 指 标
韧 性 小能量多次冲 指 击抗力 标
试验证明：材料的多次冲击抗力 是一项以材料强度为主、仅要求一 定冲击韧性的综合性能指标，目前 在这方面的试验方法和指标表示方 法尚未标准化
按试验结果绘制的“蠕变曲线” 坐标图和由此而绘制的其他设计上 蠕
MPa 所要求的曲线，利用外推或内插法 变试 即可获得在规定条件下的蠕变强度 验机 和所需要的其他设计数据
硬度
金 属 发 生 屈 服 现 象 时，为 便 于 测 量，通常按其产生永久残余变形量等 于 试 样 原 长 0.2％ 时 的 应 力，作 为 “条件屈服强度”或称“条件屈服极 限”
或 万能 材料 试验
百分数，称为断面收缩率。δ、ψ的 数 值 愈 高，表 明 这 种 材 料 的 塑 性 愈
好，易于进行压力加工
机
韧性
所谓韧性是指金属材料在冲击力 （动力载荷）的作用下而不破坏的能 力
大
韧 性 指 标
能 量 一 次 冲
击
冲击韧度
冲击吸收功
aKU或 aKV
焦耳 每平 方厘
米
AKU或 AKV
硬
度 标
硬度符号
尺
A HRA
B HRB
C
洛氏硬 度（GB/T
D
230）
E 硬
度
性
F
能
指
标
G
HRC HRD HRE HRF HRG
H HRH
K HRK
维氏硬度 （GB/T 4340）
兆帕
HV
〔斯
卡〕
肖氏硬度
（GB/T 4341）
HSC HSD
回跳 高度
伸长率
L0=5d 塑
性 指
L0＝10d
标
δ
δ5
百分 率
金刚石圆 锥
980.7N
40 ～ 77HRD
3.175mm 钢球
980.7N
70 ～ 100HRE
1.5875mm 钢球
588.4N
60 ～ 100HRF
1.5875mm 钢球
1.471kN
30 ～ 94HRG
3.175mm 钢球
588.4N
80 ～ 100HRH
3.175mm 钢球
1.471kN
40 ～ 100HRK
δ10
压头类型
总试验 洛氏硬
力F
度范围
1
式值中=100K，─H─RB常的数K，值H=1R3C0及HRA的K
洛 氏硬
──压痕深度(mm)
度机
0.002──试验机刻度盘上每一 小格所代表的压痕深度(mm)，每一 小格既表示洛氏硬度一度
MPa 式中
──压头上的载荷（N） ──压痕表面积(mm2)
维 氏硬 度机
── 计 算 长 度 l0 两 端 的 扭
能材 料试
转角度（经度）
验机
── 扭 转 时 试 样 截 面 相 对
于 轴 线 的 极 惯 性 矩（对 圆 截 面
兆帕 〔斯 卡〕
兆帕 〔斯 卡〕
）（mm4）
拉
指伸长与负荷成正比地增加，保持
伸试 直线关系，当开始偏离直线时的应力
验机 称 比 例 极 限，但 此 位 置 很 难 精 确 测
σbc
兆帕
或
〔斯
MPa 式中
──最大压力（N）
σy
卡〕
F ──试样横截面积 （mm2）
压 缩试 验机 或万 能材 料试 验机
指外力是压力时的强度极限，压缩 试 验 主 要 适 用 于 低 塑 性 材 料，如 铸 铁、木材、塑料等
剪
切实
兆帕
验机
τ
〔斯 卡〕
MPa 式中
──最大剪切力（N）
F ──试样横截面积
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抗弯强度 抗压强度 抗剪强度
(适用于脆性材料)
弯
σbb
兆帕
式中
曲试 ──最大弯曲力矩（N 验机
或
〔斯
MPa ·mm）
或万 指外力是弯曲力时的强度极限
σw
卡〕
W──试样横面系数 （mm3）
灰铸铁的弯曲试验按GB/*977-
能材 料试 验机
1984进行，符号为σw
硬度就是指金属抵抗硬的物体压人 其表面的能力
用淬硬小钢球或硬质合金球压人金
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布氏硬度 （GB/T 231金 属布氏硬度试
焦耳
J/cmLeabharlann Baidu J
式中
──夏比U形缺口试样
冲击值
──夏比V形缺口试样
冲击值
──夏比U形缺口试样
冲断时所消耗的冲击功 (J)
──夏比V形缺口试样
冲断时所消耗的冲击功(J) F──试样缺口处的横截
面积(cm2)
摆 锤式 一次 冲击 试验 机
冲击韧度是评定金属材料于动载 荷下承受冲击抗力的力学性能指标， 通常都是以大能量的一次冲击值
多 次冲 击试 验机
工程上很多承受冲击载荷的机件， 在使用中很少，因受大能量一次冲击 而破坏的，大多数是经千百万次的小 能量多次重复冲击，最后导致破断。
因 此，用aK值 来 衡 量 材 料 的 冲 击 抗 力，不符合实际情况，所以，有人建 议用“小能量多次重复冲击试验”来 测定材料承受冲击抗力的能力
指金属在一定的高温条件下，经过 规定时间发生断裂时的应力，一般所 指的持久强度，是指在一定温度下， 试样经十万小时后的破断强度，这个 数值，通常也是用外推的方法取得的
金属在高温环境下，即使所受应力 小于屈服点，也会随着时间的增长而 缓慢地产生永久变形，这种现象叫做 蠕 变，在 一 定 的 温 度 下，经 一 定 时 间，金属的蠕变速度仍不超过规定的 数值，此时所能承受的最大应力，称 为蠕变强度或蠕变极限
（mm2）
验机
强度
这是表示金属最大弹性的指标，即 在弹性变形阶段，试样不产生塑性变 形时所能承受的最大应力，它和σp一 样也很难精确测定，一般多不进行测 定，而以规定的σp数值代替之
强度指金属在外力作用下，抵抗塑 性变形和断裂的能力
强度极限 抗拉强度
兆帕
σ
〔斯
MPa
卡〕
式中 ──最大载荷（N）
F──试样横截面积（mm2）
型零件。缺点是测定数值不够准确，
现 在 很 少 使 用 ××HSC（目 测 型）， ××HSD（指示型）表示法
所谓塑性是指金屑材料在外力作用 下，产生永久变形而不致破裂的能力
金属受外力作用被拉断以后，在标 距内总伸长长度同原来标距长度相比 的百分数，称为伸长率。根据试样长
度 的 不 同，通 常 用 符 号 δ5 或 δ10 来 表 示；δ5是试样标距长度为其直径5倍 时 的 伸 长 率，δ10 是 试 样 标 距 长 度 为 其直径10倍时的伸长率
验法）
HBS HBV
兆帕 〔斯
MPa
式中 （N）
F
──钢球上的载荷kgf
卡〕
S ──压痕表面积(mm2)
D──钢球直径(mm)
d──压痕直径(mm)
布 氏硬 度机
属表面，以其压痕面积除加在钢球 上的载荷，所得之商，以相应的试验 压力，经规定保持时间后即为金属的 布氏硬度数值。使用钢球测定硬度小 于 等 于 450HBS。使 用 硬 质 合 金 球 测 定硬度小于等于650HBW。当试验力 单位为N时，布氏硬度值见图－14
等）的 硬 度 ； 维 氏 硬 度 机 测 得 的 压
痕，轮廓清晰，数值比较准确
利用一定重量（2.5g）的钢球或金 刚 石 球，自 一 定 的 高 度（一 般 为
254mm）落下，撞击金属后，球又回 跳到某一高度h，此高度为肖氏硬度 值，其优点是在金属表面上不留下伤
痕，故适用于测定表面光滑的一些精
密量具或精密零件，也常用来测定大
（适用于钢材）
（适用于铸铁） ──扭转力矩（N· ──扭转时试样截面的
扭 转试 验机 或万 能材 料试 验机
极断面系数（mm3）
指外力是扭转力时的强度极限
MPa 式中
──屈服载荷（N）
F ──试样横截面积 （mm2）
拉 伸试 验机 或万 能材 料试 验机
金属受载荷时，当载荷不再增加， 但金属本身的变形，却继续增加，这 种现象叫做屈服，产生屈服现象时的 应力，叫屈服极限或屈服点
疲劳
金属材料在极限强度以下，长期承 受交变负荷（即大小、方向反复变化 的载荷）的作用，在不发生显著塑性 变形的情况下而突然断裂的现象，称 为疲劳
指金属受外力作用，在断裂前，单 位面积上所能承受的最大载荷
兆帕
σb
〔斯 卡〕
MPa 式中
──最大拉力（N）
F──试样横截面积
（mm2）
拉 伸试 验机 或万 能材 料试 验机
指外力是拉力时的强度极限，它时 衡量金属材料强度的主要性能指标
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MPa
ε──应变 P──垂直应力（N）
l0──试样原长（mm）
伸试 验机 或万 能材 料试
F0──试样原来的横截面积 （mm2）
Δl──绝对伸长量（mm）
验机
金属在弹性范围内，外力和变形成 比例地增长，即应力与应变成正比例 关系时（符合虎克定律），这个比例
系数就称为弹性模数或弹性模量。根
据应力，应变的性质通常又分为：正
拉
伸试
MPa 式中
验机 ──试样产生永久变形 或万
为0.2%时的负载（N） F ──试样横截面积
（mm2）
能材 料试 验机
按试验结果绘制的“在给定温度
MPa
下应力与破断时间关系的双对数或 半对数坐标曲线图”，从这些曲线 上利用内插或外推法，即可获得在 规定条件下的持久强度及其他设计
持 久试 验机
上需要数据