钢材力学性能的四项指标：强度、硬度、塑性、韧性

钢材的常见力学性能一般可归纳为四大类，即：强度、硬度、塑性和韧性。

可以简单解释如下：

1、强度指材料抵抗变形或断裂的能力，有屈服强度σb和抗拉强度σs两种，强度指标是衡量结构钢的重要指标，强度越高，钢材所能承受的力（也称荷载）越大；

1. 屈服点（σs）

当钢材或试件在拉伸过程中，应力超过弹性极限时，即使应力不再增加，钢材或试件仍继续发生明显的塑性变形。 这种现象称为屈服，屈服时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处外力，Fo为试件横截面积，则屈服点σs=Ps/Fo（MPa）。

2.屈服强度（σ0.2）

有些金属材料的屈服点极不明确，测量起来也比较困难，因此，为了衡量材料的屈服特性，把永久残余塑性变形等于某一值（一般为原长度的0.2%）时的应力称为条件屈服强度，或简称为屈服强度σ0.2。

3. 拉伸强度（σb）

材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂为止所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力。与抗拉强度相对应的还有抗压强度、弯曲强度等。设Pb为材料断裂前所达到的最大拉力，Fo为试样的横截面积，则抗拉强度σb=Pb/Fo（MPa）。

4.屈服强度比（σs/σb）

钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度之比称为屈强比，屈强比越大，结构件的可靠性越高。一般碳素钢屈强比为0.6～0.65，低合金结构钢屈强比为0.65～0.75，合金结构钢屈强比为0.84～0.86。

2、硬度是指材料表面抵抗硬物压力的能力，常见的有三种：布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV。硬度是衡量钢材表面变形能力的指标，硬度越高，钢材的耐磨性越好；越容易磨损；

1.布氏硬度（HB）

将一定尺寸（通常直径为10mm）的淬硬钢球，以一定的载荷（通常为3000kg）压入材料表面，保持一段时间，卸除载荷后，载荷与压痕面积之比即为布氏硬度值（HB）。

2.洛氏硬度（HR）

当HB>450或试样太小时，不能用布氏硬度试验，而用洛氏硬度测量法代替。它是用顶角为120°的金刚石圆锥或直径为1.59或3.18mm的钢球，在一定的载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度计算出材料的硬度。根据试验材料的硬度，有三种不同的标度来表示：

（1）HRA：用60kg荷重，金刚石圆锥压头测定硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。

（2）HRB：用100公斤荷重，直径1.58毫米淬硬钢球测量所得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。

（3）HRC：是使用150kg荷重和金刚石锥形压头所得到的硬度，用于硬度非常高的材料（如淬火钢等）。

3.维氏硬度（HV）

用载荷小于120公斤、顶角为136°的金刚石方锥压头压入材料表面，用材料压痕坑的表面积除以载荷值，即可得到维氏硬度值（HV）。

3、塑性是指材料在不发生断裂的情况下变形的能力。有两种表示方法：伸长率δ和截面收缩率ψ。塑性是钢材成形能力的指标。塑性越高，钢材的延展性越好，这意味着拉丝或卷板更容易。

1. 伸长率（δs）

材料断裂后的塑性伸长长度与原试样长度的百分比称为伸长率或延伸率。

2. 截面减缩率（ψ）

材料在拉伸作用下断裂时，其横截面积会收缩，减小的面积与原面积之比称为横截面积收缩率，旧标准JB/T 6396-1992中用ψ表示，新标准JB/T 6396-2006中用Z表示，单位为%。

4、韧性又称冲击韧性，是指材料抵抗冲击变形的能力，以冲击值αk表示。冲击韧性是钢材抵抗冲击能力的指标，其值越高，钢材抵抗运动载荷的能力越强。

一般而言，低强度钢硬度较低，但塑性和韧性较高，例如钢板、型材等均由低强度钢生产；高强度钢硬度较高，但塑性和韧性较差，例如用于生产机械零件的中碳钢、高碳钢，很少轧制成板材或拉制成线材。

科学技术