材料性能是其應用的核心依據。從物理特性的密度，到強度、硬度、塑性等力學表現，均為選型關鍵。疲勞極限、斷裂韌度關乎長期安全，熱性能的熔點、熱導率及電性能的電阻率等，也在不同場景中起重要作用。本文系統梳理各類性能指标，為理解材料性能與應用提供指引。
01—— 物理性能指标
密度 (γ)：單位: kg/m³ 或 g/cm³
涵義: 表示金屬材料單位體積的質量，是金屬材料的特性之一。用于計算零件毛坯質量，對航空和宇航工業減輕機件自重特别重要。
02—— 彈性指标
名稱 | 符号 | 單位 |
彈性模量 | E | MPa |
切變模量 | G | MPa |
比例極限 | σp或Rp | MPa |
彈性極限 | σe | MPa |
彈性模量：金屬材料在彈性範圍内應力與應變的比值(符合虎克定律)，是衡量材料剛度的指标。彈性模量越大，剛度越大，相同應力下彈性變形越小。
切變模量：類似于彈性模量，但針對剪切應力與應變的情況。
比例極限：材料保持應力-應變線性關系的最大應力值。通常定義為產生0.001%或0.003%、0.005%、0.02%殘餘變形時的應力。
彈性極限：材料能承受而不產生塑性變形的最大應力。難以精确測定，常以比例極限代替。
03—— 強度性能指标
名稱 | 符号 | 單位 |
強度極限 | σ | MPa |
抗拉強度 | σb或Rm | MPa |
抗彎強度 | σbb或σw | MPa |
抗壓強度 | σbc或σy | MPa |
抗扭強度 | τ | MPa |
抗剪強度 | τb | MPa |
屈服點 | σs | MPa |
屈服強度 | σ0.2 | MPa |
持久強度 | σb/時間(h) | MPa |
蠕變極限 | σ變形量(%)÷時間(h) | MPa |
強度極限：金屬材料受外力作用，在斷裂前單位面積上能承受的最大載荷。
抗拉強度：拉力作用下的強度極限，是衡量金屬材料強度的主要指标。
抗彎強度：彎曲力作用下的強度極限。
抗壓強度：壓力作用下的強度極限，主要用于低塑性材料(如鑄鐵)測試。
抗扭強度：表征金屬材料抵抗扭矩作用而不失效的能力，可用扭轉試驗測定。
抗剪強度：表征金屬材料抵抗剪切載荷而不失效的能力。脆性材料可用剪切試驗測定，塑性材料可采用扭轉試驗測定。
屈服點：載荷不再增加但變形繼續增加時的應力。
屈服強度：產生0.2%永久變形時的應力，又稱"條件屈服極限"。
持久強度：高溫條件下經規定時間(通常10萬小時)斷裂時的應力。
蠕變極限：高溫下在規定時間内蠕變速度不超過規定值時的最大應力。
04—— 硬度性能指标
名稱 | 符号 | 單位 |
布氏硬度 | HBS、HBW | kgf/mm² |
維氏硬度 | HV | MPa |
肖氏硬度 | HSC、HSD |
|
肖氏硬度 | HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、 HRF、HRG、HRH、HRK |
|
布氏硬度：用淬硬鋼球或硬質合金球壓入金屬表面，以壓痕面積除載荷得到硬度值。HBS ≤ 450 (使用鋼球)，HBW ≤ 650 (使用硬質合金球)。當試驗力單位為N時，布氏硬度值如下:
維氏硬度：測試使用49.03～980.7N載荷，136°金剛石四方角錐體壓頭。适用于薄材料(0.3～0.5mm)或零件表面硬化層(0.03～0.05mm)。
肖氏硬度：測試使用一定質量(2.5g)鋼球或金剛石球從一定高度(254mm)高度落下，測量回彈高度h。
優點: 不損傷表面，适用于精密零件。
缺點: 測量精度較低，現已較少使用。
洛氏硬度：
标尺 | 壓頭類型 | 總試驗力 F | 硬度範圍 |
A | 金剛石圓錐 | 588.4 N | 20～88 HRA |
B | 1.5875mm鋼球 | 980.7 N | 20～100 HRB |
C | 金剛石圓錐 | 1.471 kN | 20～70 HRC |
D | 金剛石圓錐 | 980.7 N | 40～77 HRD |
E | 3.175mm金剛石圓錐 | 980.7 N | 70～100 HRE |
F | 1.5875mm鋼球 | 588.4 N | 60～100 HRF |
G | 1.5875mm鋼球 | 1.471 kN | 30～94 HRG |
H | 3.175mm鋼球 | 588.4 N | 80～100 HRH |
K | 3.175mm鋼球 | 1.471 kN | 40～100 HRK |
05—— 塑性指标
名稱 | 符号 | 單位 |
伸長率 | δ(A) δ5(A) δ10(A11.3) | % |
斷面收縮率 | ψ (Z) | % |
沖擊韌度 | aKU或aKV | J/cm2 |
沖擊吸收功 | AKU或AKV | J |
伸長率：反映材料斷裂前的塑性變形能力。
δ5: 标距長度為直徑5倍時的伸長率；
δ10: 标距長度為直徑10倍時的伸長率
斷面收縮率：表示材料斷裂時橫截面積收縮的程度，數值越高塑性越好。
沖擊韌度：
◇測試方法：使用擺錘式沖擊試驗機，測量沖斷試樣消耗的功與斷口面積比值。
◇标準試樣：GB/T 229-1994《夏比缺口沖擊試樣》。
◇特點：受試樣尺寸、形狀和溫度影響，是相對指标。
◇現通常直接采用沖擊功Ak作為沖擊韌度指标。
06—— 疲勞性能指标
疲勞極限(疲勞強度)：材料在交變負荷下經無限次循環不斷裂的最大循環應力。我國通常采用107次循環作為測定基準。
σ-1 (光滑試樣對稱彎曲疲勞極限)
σ-1n (缺口試樣對稱彎曲疲勞極限)
單位：MPa
07—— 斷裂韌度性能指标
名稱 | 符号 | 單位 |
平面應變斷裂韌度 | KIC | N/mm3/2 |
條件斷裂韌度 | K0 | N/mm3/2 |
斷裂韌度：
○衡量材料有裂紋存在時抵抗脆性開裂能力的指标，預測零件在工作中的脆斷風險。
○強度和塑性的綜合指标，适用于高強度材料或可能脆斷的場合。
08—— 熱性能指标
名稱 | 符号 | 單位 |
熔點 |
| K |
比熱容 | c | J/(kg·K) |
熱導率 | λ | W/(m·K) |
線脹系數 | α | K-1(1/K) |
熔點：金屬由固态轉變為液态的溫度。是制定熱加工工藝的重要依據，區分低熔點金屬與高熔點(難熔)金屬
比熱容：單位質量物質溫度變化1K(1℃)時吸收或釋放的熱量。熱加工工藝的關鍵參數。
熱導率：單位時間内單位溫度梯度下通過單位面積的熱量。衡量材料導熱能力的核心指标。
線脹系數：溫度每升高1℃時材料長度的相對變化量。數值随溫度升高而增大。鋼材的線脹系數值通常在 (10~20)×10-6/K範圍内。
09—— 電性能指标
名稱 | 符号 | 單位 |
電阻率 | ρ | Ω·m |
電導率 | γ | S/m |
電阻溫度系數 | αp | Ω/℃ |
電阻率：材料在20℃時的電阻特性。電阻率越大，導電性越差。
電導率：電阻率的倒數。表示導體導電能力的性能指标。電導率越大，電阻率越小，導電性能越好。
電阻溫度系數：電阻随溫度變化的比例常數。
◇純金屬及多數合金，電阻通常随溫度升高而增加。
◇碳和電解質的電阻，多随溫度升高而降低。
◇特殊合金(如銅錳鎳合金)，電阻幾乎不受溫度影響。