常用金属材料的主要性能指标及涵义

金属材料的主要性能指标包括物理性能指标、材料力学性能指标、热力学性能指标和电性能指标。如表所示。

金属材料的主要性能指标及涵义一览表

性能		指标		涵义说明
类别	名称	符号	单位	涵义说明
物理性能指标	密度	γ	kg/m3	密度是金属材料的特性之一，它表示某种金属材料单位体积的质量，不同金属材料的密度是不相同的。在机械制造业上，通常利用“密度”来计算零件毛坯的质量（习惯上称为质量）。金属材料的密度也直接关系到由它所制成的零件或构件的质量或紧凑程度，这点对于要求减轻机件自重的航空和宇航工业制件具有特别重要的意义
物理性能指标	密度	γ	g/cm3
弹性指标	弹性模量	E	MPa	金属材料在弹性范围内，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量。根据应力，应变的性质通常又分为：弹性模量（E）和切变模量（G），弹性模量的大小，相当于引起物体单位变形时所需应力之大小，所以，它在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模量愈大，刚度也愈大，亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小。任何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态，对于要求弹性变形较小的零件，必须选用弹性模量大的材料
	切变模量	G	MPa
	比例极限	σp （Rp）	MPa	指伸长与负荷成正比地增加，保持直线关系，当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形量为试样原长的O.001%或0.003%、O.005%、0.02%时的应力，规定为比例极限
	弹性极限	σe	MPa	这是表示金属材料最大弹性的指标，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
强度性能	强度极限	σ	MPa	指金属材料受外力作用，在断裂前，单位面积上所能承受的最大载荷

指标
	抗拉强度		σb （Rm）	MPa	指外力是拉力时的强度极限，它是衡量金属材料强度的主要性能指标
	抗弯强度		σbb 或 σw	MPa	力学性能指外力是弯曲力时的强度极限
	抗压强度		σbe 或 σy	MPa	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，如铸铁等
	抗剪强度		τ	MPa	指外力是剪切力时的强度极限
	抗扭强度		τb	MPa	指外力是扭转力时的强度极限
	屈服点		σs	MPa	金属材料受载荷时，当载荷不再增加，但金属材料本身的变形，却继续增加，这种现象叫做屈服，产生屈服现象时的应力，叫屈服点
	屈服强度		σ0.2	MPa	金属材料发生屈服现象时，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“屈服强度”，或称“条件屈服极限”
	持久强度			MPa	指金属材料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
	蠕变极限			MPa	金属材料在高温环境下，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，金属材料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，称为蠕变极限
硬度性能指标	布氏硬度（GB/T 231—1984）		HBS HBW	kgf/ mm2	用淬硬小钢球或硬质合金球压入金属材料表面，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材料的布氏硬度数值。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，布氏硬度值为：
	洛氏硬度（GB/T 230 — 1991）	硬度标尺	硬度符号		压头类型	总试验力F	洛氏硬度范围
		A	HRA		金刚石圆锥	588.4N	20～88HRA
		B	HRB		1.5875mm钢球	980.7N	20～100HRB
		C	HRC		金刚石圆锥	1.471kN	20～70HRC
		D	HRD		金刚石圆锥	980.7N	40～77HRD
		E	HRE		3.175mm钢球	980.7N	70～100 HRE
		F	HRF		1.5875mm钢球	588.4N	60～100 HRF
		G	HRG		1.5875mmm钢球	1.471kN	30～94HRG
		H	HRH		3.175mm钢球	588.4N	80～100 HRH

		K	HRK		3.175mm钢球	1.471kN	40～100HRK
硬度性能指标	维氏硬度（GB/T 4340.1— 1999）		HV	MPa	用49.03～980.7N以内的载荷，将顶角为1360的金刚石四方角锥体压头压入金属材料的表面，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（0.3～0.5mm）的金属材料，或厚度为0.03～0.05mm的零件表面硬化层（如镀铬、渗碳、氮化、碳氮共渗层等）的硬度维氏硬度机测得的压痕，轮廓清晰，数值比较准确
	肖氏硬度（GB/T 4341 —2001）		HSC HSD		利用一定质量（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，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
塑性指标	伸长率 10=5d 10=10d		δ（A） δ5（A） δ10（A11.3）	%	金属材料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1O倍时的伸长率
	断面收缩率		ψ（Z）	%	金属材料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
	冲击韧度		αKU 或αKV	J/cm2	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（αKU或αKV）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《夏比缺口冲击试样》为标准试样，其形状、尺寸和试验方法参见标准中的规定。由于αK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αK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
	冲击吸收功		AKU 或 AKV	J

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