1.強(qiáng)度指標(biāo)及測量方法

（1）抗拉強(qiáng)度Rm

定義：材料在拉伸過程中所能承受的最大應(yīng)力值，表征材料抵抗拉伸斷裂的能力。

測量方法：采用拉伸試驗。使用拉力試驗機(jī)，將制備好的標(biāo)準(zhǔn)試樣裝夾在試驗機(jī)的夾具上，以規(guī)定的速度均勻施加拉力，直至試樣斷裂。通過試驗機(jī)記錄的最大拉力值Fm，以及試樣的原始橫截面積S0，根據(jù)公式Rm=Fm/S0計算得出抗拉強(qiáng)度。

（2）屈服強(qiáng)度Re

定義：材料開始產(chǎn)生明顯塑性變形時的最小應(yīng)力值。對于有明顯屈服現(xiàn)象的材料，屈服強(qiáng)度是指屈服階段的最低應(yīng)力；對于無明顯屈服現(xiàn)象的材料，通常規(guī)定殘余伸長率為0.2%時的應(yīng)力為規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度Rp0.2，作為該材料的屈服強(qiáng)度指標(biāo)。

測量方法：同樣通過拉伸試驗。在試驗過程中，利用試驗機(jī)記錄應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從曲線上確定屈服點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值。對于無明顯屈服現(xiàn)象的材料，需在試樣上安裝引伸計，精確測量應(yīng)變，當(dāng)殘余伸長率達(dá)到0.2%時，對應(yīng)的應(yīng)力即為規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度。

（3）抗壓強(qiáng)度Rmc

定義：材料承受壓縮載荷時所能承受的最大應(yīng)力。

測量方法：進(jìn)行壓縮試驗。將圓柱形或塊狀的試樣放置在壓力試驗機(jī)的上下壓板之間，緩慢施加壓力，使試樣承受軸向壓縮載荷，直至試樣破壞或達(dá)到規(guī)定的變形量。記錄試驗過程中的最大壓力值Fmc，根據(jù)試樣的原始承壓面積S0，通過公式Rmc=Fmc/S0計算抗壓強(qiáng)度。

（4）抗彎強(qiáng)度Rmb

定義：材料抵抗彎曲破壞的能力。

測量方法：常用三點(diǎn)彎曲試驗或四點(diǎn)彎曲試驗。以三點(diǎn)彎曲試驗為例，將矩形或圓形截面的試樣放置在兩個支撐點(diǎn)上，在試樣的跨中位置施加集中載荷。試驗過程中，記錄試樣斷裂時的最大載荷Fmb，以及試樣的尺寸參數(shù)（如跨距L、截面寬度b、高度h，根據(jù)公式Rmb=3FmbL/2bh2計算抗彎強(qiáng)度。

2.塑性指標(biāo)及測量方法

（1）伸長率A

定義：材料在拉伸斷裂后，標(biāo)距部分的總伸長與原始標(biāo)距長度的百分比，反映材料在拉伸過程中的塑性變形能力。

測量方法：拉伸試驗后，將拉斷后的試樣對接在一起，測量斷后標(biāo)距長度L1，原始標(biāo)距長度為L0，根據(jù)公式A =（L1- L0）/L0×100%計算伸長率。

（2）斷面收縮率Z

定義：材料拉伸斷裂后，斷口處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。

測量方法：在拉伸試驗后，測量斷口處的最小橫截面積D1，原始橫截面積為D0，通過公式Z =（D0-D1）/D0×100%計算斷面收縮率。

3.硬度指標(biāo)及測量方法

（1）布氏硬度（HB）

定義：用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以規(guī)定的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后，卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑，根據(jù)壓痕直徑大小計算出的硬度值。

測量方法：使用布氏硬度計，將試樣放置在工作臺上，選擇合適的壓頭和試驗力。啟動硬度計，壓頭在試驗力作用下壓入試樣表面，保持規(guī)定時間后卸除試驗力。用讀數(shù)顯微鏡測量壓痕直徑，根據(jù)布氏硬度計算公式HB = 2F/πD(D -（D2- d2）1/2)計算硬度值，其中F為試驗力，D為壓頭直徑，d為壓痕直徑。

（2）洛氏硬度（HR）

定義：采用金剛石圓錐體或鋼球作為壓頭，以初始試驗力和主試驗力先后將壓頭壓入試樣表面，根據(jù)壓痕深度來確定硬度值。洛氏硬度有不同的標(biāo)尺，如HRA、HRB、HRC等，適用于不同硬度范圍的材料。

測量方法：操作洛氏硬度計，先將試樣放置平穩(wěn)，施加初始試驗力，使壓頭與試樣表面良好接觸，然后再施加主試驗力。主試驗力保持規(guī)定時間后卸除，根據(jù)硬度計表盤上的刻度或電子顯示裝置直接讀出硬度值。不同標(biāo)尺的洛氏硬度測量時，壓頭類型、試驗力大小等參數(shù)有所不同。

（3）維氏硬度（HV）

定義：以相對面夾角為136°的正四棱錐金剛石壓頭，在一定試驗力作用下壓入試樣表面，保持規(guī)定時間后卸除試驗力，測量壓痕對角線長度，通過計算得到的硬度值。

測量方法：使用維氏硬度計，將試樣固定在工作臺上，選擇合適的試驗力。啟動硬度計，壓頭在試驗力作用下壓入試樣表面，保持規(guī)定時間后卸除試驗力。用顯微鏡測量壓痕對角線長度d1和d2，取其平均值，根據(jù)公式HV=1.8544F/d2計算維氏硬度值，其中F為試驗力，d為壓痕對角線長度的平均值。

4.韌性指標(biāo)及測量方法

（1）沖擊韌性ak

定義：材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，用材料在沖擊試驗中折斷時所吸收的沖擊功與試樣缺口處橫截面積的比值來表示。

測量方法：常用夏比沖擊試驗。將帶有規(guī)定缺口的試樣放置在沖擊試驗機(jī)的支座上，利用擺錘的沖擊能量使試樣斷裂。沖擊試驗機(jī)自動記錄擺錘沖擊前后的能量差，即試樣吸收的沖擊功Ak。測量試樣缺口處的橫截面積S，根據(jù)公式ak= Ak/S計算沖擊韌性。

（2）斷裂韌性KIC

定義：用于衡量含有裂紋的材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，是一個反映材料抵抗脆性斷裂能力的重要指標(biāo)。

測量方法：通過斷裂韌性試驗測定，如常用的緊湊拉伸試驗（CT 試驗）。制備帶有預(yù)制裂紋的標(biāo)準(zhǔn)試樣，在試驗機(jī)上以規(guī)定的加載速率對試樣施加拉伸載荷。試驗過程中，記錄裂紋擴(kuò)展過程中的載荷-位移曲線，通過特定的公式和方法計算出材料的斷裂韌性值KIC。計算過程較為復(fù)雜，需要考慮試樣的幾何形狀、裂紋尺寸等因素。

5.疲勞性能指標(biāo)及測量方法

（1）疲勞強(qiáng)度σ-1

定義：材料在無限多次交變載荷作用下而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。實際上，一般規(guī)定循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定數(shù)值（如107或108次）時不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力作為疲勞強(qiáng)度。

測量方法：進(jìn)行疲勞試驗。使用疲勞試驗機(jī)，將試樣安裝在試驗機(jī)上，使其承受對稱循環(huán)或非對稱循環(huán)的交變載荷。試驗過程中，逐漸調(diào)整載荷大小，記錄不同應(yīng)力水平下試樣疲勞破壞時的循環(huán)次數(shù)。通過大量試驗數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-壽命S - N曲線，根據(jù)曲線確定在規(guī)定循環(huán)次數(shù)下不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值，即為疲勞強(qiáng)度。

（2）疲勞壽命Nf

定義：材料在給定的交變載荷下，從開始加載到發(fā)生疲勞破壞所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)。

測量方法：在疲勞試驗中，直接記錄試樣在特定交變載荷下從開始加載直至疲勞破壞的循環(huán)次數(shù)，該次數(shù)即為疲勞壽命。通過對不同載荷水平下的疲勞壽命進(jìn)行測量，可以得到材料的疲勞特性曲線，為工程設(shè)計提供依據(jù)。

6.彈性指標(biāo)及測量方法

定義：材料在受力時發(fā)生變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)到原來形狀和尺寸的性質(zhì)。這種變形稱為彈性變形，在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間存在線性關(guān)系，符合胡克定律，即σ=Eε（其中σ為應(yīng)力，E為彈性模量，ε為應(yīng)變）。

測量方法：

①拉伸試驗法：在拉伸試驗過程中，通過測量在彈性階段施加不同的力所產(chǎn)生的應(yīng)變，利用胡克定律來驗證材料的彈性行為。記錄不同載荷下的伸長量，計算相應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變，繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，曲線的線性部分即代表材料的彈性階段。在這個階段，應(yīng)力與應(yīng)變呈正比關(guān)系，斜率即為彈性模量。通過這種方式可以直觀地觀察材料的彈性性能，并確定彈性模量這一重要參數(shù)。

②動態(tài)測量法：利用共振法或超聲法測量材料的彈性常數(shù)。例如，共振法是通過激發(fā)材料的共振頻率，根據(jù)材料的幾何形狀、質(zhì)量和共振頻率之間的關(guān)系，計算出材料的彈性模量等彈性參數(shù)。超聲法是利用超聲波在材料中的傳播速度與彈性性質(zhì)的關(guān)系，通過測量超聲波的傳播速度來確定彈性模量。這些動態(tài)測量方法通常適用于對材料彈性性能進(jìn)行快速、無損的評估，尤其在工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量控制中具有重要應(yīng)用。

7.剛度指標(biāo)及測量方法

定義：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗變形的能力，通常用施加的力與產(chǎn)生的變形量的比值來表示，與材料的彈性模量、構(gòu)件的幾何形狀和尺寸有關(guān)。

測量方法：對于簡單的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，可以通過理論計算得到剛度。對于實際的工程結(jié)構(gòu)，可采用試驗方法測量。例如，對梁進(jìn)行加載試驗，測量在不同載荷下梁的撓度，根據(jù)載荷和撓度的關(guān)系計算梁的剛度。也可以利用有限元分析軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，計算結(jié)構(gòu)的剛度分布和整體剛度值。

8.耐磨性指標(biāo)及測量方法

定義：材料表面抵抗磨損的能力。

測量方法：常用的試驗方法有銷盤磨損試驗、環(huán)塊磨損試驗等。以銷盤磨損試驗為例，將銷狀試樣與旋轉(zhuǎn)的圓盤試樣相互接觸，并施加一定的壓力，在一定的轉(zhuǎn)速和時間下進(jìn)行磨損試驗。試驗結(jié)束后，測量銷狀試樣的質(zhì)量損失或尺寸變化，以此來評估材料的耐磨性。也可以通過觀察磨損表面的形貌和磨損機(jī)制來分析材料的耐磨性能。

9.抗腐蝕性指標(biāo)及測量方法

定義：材料抵抗周圍環(huán)境介質(zhì)（如大氣、水、化學(xué)物質(zhì)等）腐蝕的能力。

測量方法：有多種測量方法。失重法是將材料制成一定尺寸的試樣，暴露在特定的腐蝕介質(zhì)中，經(jīng)過一定時間后取出，清洗、干燥后稱重，根據(jù)試樣腐蝕前后的質(zhì)量變化計算腐蝕速率，評估材料的抗腐蝕性。電化學(xué)方法如極化曲線測量、電化學(xué)阻抗譜等，可以研究材料在腐蝕介質(zhì)中的電化學(xué)行為，通過測量腐蝕電位、腐蝕電流密度等參數(shù)來評估材料的抗腐蝕性能。此外，還有鹽霧試驗、浸泡試驗等加速腐蝕試驗方法，模擬實際使用環(huán)境中的腐蝕條件，對材料的抗腐蝕性進(jìn)行快速評估。