材料的力學性能是材料在受外力作用時表現出的性能。

彈性 #

材料在外力作用下不產生永久變形的能力。

彈性極限 #

$ \sigma_e=\frac{F_e}{A_0} $

其中，$ F_e$\mathrm{為}\mathrm{彈}\mathrm{性}\mathrm{極}\mathrm{限}\mathrm{載}\mathrm{荷}，\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{為}$N$;$A_0$\mathrm{為}\mathrm{試}\mathrm{樣}\mathrm{原}\mathrm{始}\mathrm{橫}\mathrm{截}\mathrm{面}\mathrm{積}，\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{為}$mm^2 $。

剛度 #

材料在外力作用下抵抗彈性變形的能力。

根據Hooke’s law:

$ \sigma = E\varepsilon $

其中，$ E$\mathrm{為}\mathrm{彈}\mathrm{性}\mathrm{模}\mathrm{量}，\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{為}$MPa $，表徵剛度。

強度 #

材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。

屈服強度 #

材料抵抗塑性變形的能力。

$ \sigma_s=\frac{F_s}{A_0} $

其中，$ F_s$\mathrm{為}\mathrm{試}\mathrm{樣}\mathrm{屈}\mathrm{服}\mathrm{時}\mathrm{的}\mathrm{載}\mathrm{荷}，\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{為}$N $。

條件屈服強度 #

沒有明顯塑性變形的塑性材料，以產生$ 0.2% $永久變形時的應力值為其屈服強度，稱條件屈服強度。

$ \sigma_{0.2} = \frac{F_{0.2}}{A_0} $

其中，$ f_{0.2}$\mathrm{為}\mathrm{試}\mathrm{樣}\mathrm{產}\mathrm{生}$0.2%$\mathrm{殘}\mathrm{餘}\mathrm{塑}\mathrm{性}\mathrm{變}\mathrm{形}\mathrm{時}\mathrm{的}\mathrm{載}\mathrm{荷}，\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{為}$N $。

抗拉強度 #

材料在拉伸力作用下抵抗被拉斷的能力，為材料斷裂前所能承受的最大應力。

$ \sigma_b=\frac{F_b}{A_0} $

其中，$ F_b$\mathrm{為}\mathrm{試}\mathrm{樣}\mathrm{斷}\mathrm{裂}\mathrm{前}\mathrm{的}\mathrm{最}\mathrm{大}\mathrm{載}\mathrm{荷}，\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{為}$N $。

A點為比例極限，對應$ \sigma_p $

B點為彈性極限，對應$ \sigma_e $

C點為上屈服點

D點為下屈服點，對應抗拉強度$ \sigma_s $

E點為應變硬化的開始點

F點為極限應力點，對應抗拉強度$ \sigma_b $

G點為斷裂點，對應$ \sigma_E $

硬度 #

材料抵抗局部形變的能力，也就是抵抗其他硬物體嵌入其表面的能力。

通常，材料的強度越高，硬度也越高。

布氏硬度 HB（Brinell-hardness） #

使用特定載荷$ F$，\mathrm{將}\mathrm{直}\mathrm{徑}\mathrm{為}$D $的淬火鋼球或硬質合金球压入被測材料表面，保持一段時間後去除載荷，依据壓痕面積來確定硬度值。

通常適用於測試較軟的材料如退火、正火、調質鋼、鑄鐵及有色金属等。

維氏硬度 HV（Vickers-Hardness） #

使用頂角為$ 136^\circ$\mathrm{的}\mathrm{金}\mathrm{剛}\mathrm{石}\mathrm{錐}\mathrm{頭}，\mathrm{在}\mathrm{載}\mathrm{荷}F（$kgf$）\mathrm{作}\mathrm{用}\mathrm{下}，\mathrm{材}\mathrm{料}\mathrm{表}\mathrm{面}\mathrm{產}\mathrm{生}\mathrm{一}\mathrm{個}\mathrm{四}\mathrm{方}\mathrm{錐}\mathrm{形}\mathrm{壓}\mathrm{痕}，\mathrm{測}\mathrm{量}\mathrm{壓}\mathrm{痕}\mathrm{對}\mathrm{角}\mathrm{線}\mathrm{長}\mathrm{度}$d$（$mm$），\mathrm{並}\mathrm{計}\mathrm{算}\mathrm{壓}\mathrm{痕}\mathrm{面}\mathrm{積}$A $ （$ mm^2$），\mathrm{以}$F/A $的數值表達硬度值。

尤其適合測試極薄層硬度，如金屬鍍層、薄片金屬、滲碳或氮化零件表面硬度等。

洛氏硬度 HR（Rockwell-Hardness） #

使用錐度為$ 120^\circ $的金剛石或鋼製標準壓頭，以規定壓力压入被測材料表面，根據壓痕深度決定硬度值。

常見於測試較硬的材料，如淬火鋼、調質鋼。

塑性 #

材料在受力情形下，產生永久形變且不會破裂的能力。

斷面縮小率 #

$ \psi = \frac{A_0-A_1}{A_0}\times 100% $

A1和A0為試樣斷裂處和原始橫截面積，單位為$ mm^2 $。

伸長率（延伸率） #

$ \delta = \frac{L_0-L_1}{L_0}\times 100% $

L1和L0為試樣斷裂後和原始標距長度，單位為$ mm $。

韧性 #

材料在破裂時所需能量的衡量。

冲擊韌性 #

材料在衝擊載荷作用下抵抗毀壞的能力。當試樣衝斷時，所耗費的衝擊功$ A_k$，\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{為}$J $：

$ A_k = mg\cdot h_1 - mg\cdot h_2$

衝擊韌性值$ a_k$\mathrm{是}\mathrm{缺}\mathrm{口}\mathrm{處}\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{截}\mathrm{面}\mathrm{積}\mathrm{上}\mathrm{的}\mathrm{衝}\mathrm{擊}\mathrm{功}，\mathrm{用}\mathrm{於}\mathrm{表}\mathrm{示}\mathrm{材}\mathrm{料}\mathrm{衝}\mathrm{擊}\mathrm{韌}\mathrm{性}\mathrm{的}\mathrm{大}\mathrm{小}，\mathrm{單}\mathrm{位}\mathrm{為}$J/cm^2 $：

$ a_k = \frac{A_k}{A_0} $

通常塑性好的材料，韌性也較高。

物質的強度、硬度與塑性、韌性的關聯：

通常，材料的強度越高，則硬度越大。

通常，材料的塑性越好，則韌性越好。

通常，材料的強度和硬度提高，則塑性和韌性下降。

疲勞強度 #

疲勞 #

材料在交變載荷作用下，在其屈服強度之下就會發生斷裂的現象。

疲勞強度 #

材料在規定次數的交變載荷作用下而不致斷裂的最大應力，用 $ \sigma^{-1} $表示，常稱為疲勞極限。

鋼鐵材料的$ \sigma^{-1}$\mathrm{大}\mathrm{約}\mathrm{為}\mathrm{其}\mathrm{屈}\mathrm{服}\mathrm{強}\mathrm{度}$\sigma_b$\mathrm{的}\mathrm{一}\mathrm{半}，\mathrm{而}\mathrm{非}\mathrm{金}\mathrm{屬}\mathrm{材}\mathrm{料}\mathrm{的}$\sigma^{-1} $通常遠低於金屬。

規定次數：

鋼鐵材料：$ 10^7 $

有色金屬及其合金：$ 10^8 $