材料性能是其应用的核心依据。从物理特性的密度，到强度、硬度、塑性等力学表现，均为选型关键。疲劳极限、断裂韧度关乎长期安全，热性能的熔点、热导率及电性能的电阻率等，也在不同场景中起重要作用。本文系统梳理各类性能指标，为理解材料性能与应用提供指引。
01—— 物理性能指标
密度 (γ)：单位: kg/m³ 或 g/cm³
涵义: 表示金属材料单位体积的质量，是金属材料的特性之一。用于计算零件毛坯质量，对航空和宇航工业减轻机件自重特别重要。
02—— 弹性指标
名称 | 符号 | 单位 |
弹性模量 | E | MPa |
切变模量 | G | MPa |
比例极限 | σp或Rp | MPa |
弹性极限 | σe | MPa |
弹性模量：金属材料在弹性范围内应力与应变的比值(符合虎克定律)，是衡量材料刚度的指标。弹性模量越大，刚度越大，相同应力下弹性变形越小。
切变模量：类似于弹性模量，但针对剪切应力与应变的情况。
比例极限：材料保持应力-应变线性关系的最大应力值。通常定义为产生0.001%或0.003%、0.005%、0.02%残余变形时的应力。
弹性极限：材料能承受而不产生塑性变形的最大应力。难以精确测定，常以比例极限代替。
03—— 强度性能指标
名称 | 符号 | 单位 |
强度极限 | σ | MPa |
抗拉强度 | σb或Rm | MPa |
抗弯强度 | σbb或σw | MPa |
抗压强度 | σbc或σy | MPa |
抗扭强度 | τ | MPa |
抗剪强度 | τb | MPa |
屈服点 | σs | MPa |
屈服强度 | σ0.2 | MPa |
持久强度 | σb/时间(h) | MPa |
蠕变极限 | σ变形量(%)÷时间(h) | MPa |
强度极限：金属材料受外力作用，在断裂前单位面积上能承受的最大载荷。
抗拉强度：拉力作用下的强度极限，是衡量金属材料强度的主要指标。
抗弯强度：弯曲力作用下的强度极限。
抗压强度：压力作用下的强度极限，主要用于低塑性材料(如铸铁)测试。
抗扭强度：表征金属材料抵抗扭矩作用而不失效的能力，可用扭转试验测定。
抗剪强度：表征金属材料抵抗剪切载荷而不失效的能力。脆性材料可用剪切试验测定，塑性材料可采用扭转试验测定。
屈服点：载荷不再增加但变形继续增加时的应力。
屈服强度：产生0.2%永久变形时的应力，又称"条件屈服极限"。
持久强度：高温条件下经规定时间(通常10万小时)断裂时的应力。
蠕变极限：高温下在规定时间内蠕变速度不超过规定值时的最大应力。
04—— 硬度性能指标
名称 | 符号 | 单位 |
布氏硬度 | HBS、HBW | kgf/mm² |
维氏硬度 | HV | MPa |
肖氏硬度 | HSC、HSD |
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肖氏硬度 | HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、 HRF、HRG、HRH、HRK |
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布氏硬度：用淬硬钢球或硬质合金球压入金属表面，以压痕面积除载荷得到硬度值。HBS ≤ 450 (使用钢球)，HBW ≤ 650 (使用硬质合金球)。当试验力单位为N时，布氏硬度值如下:
维氏硬度：测试使用49.03～980.7N载荷，136°金刚石四方角锥体压头。适用于薄材料(0.3～0.5mm)或零件表面硬化层(0.03～0.05mm)。
肖氏硬度：测试使用一定质量(2.5g)钢球或金刚石球从一定高度(254mm)高度落下，测量回弹高度h。
优点: 不损伤表面，适用于精密零件。
缺点: 测量精度较低，现已较少使用。
洛氏硬度：
标尺 | 压头类型 | 总试验力 F | 硬度范围 |
A | 金刚石圆锥 | 588.4 N | 20～88 HRA |
B | 1.5875mm钢球 | 980.7 N | 20～100 HRB |
C | 金刚石圆锥 | 1.471 kN | 20～70 HRC |
D | 金刚石圆锥 | 980.7 N | 40～77 HRD |
E | 3.175mm金刚石圆锥 | 980.7 N | 70～100 HRE |
F | 1.5875mm钢球 | 588.4 N | 60～100 HRF |
G | 1.5875mm钢球 | 1.471 kN | 30～94 HRG |
H | 3.175mm钢球 | 588.4 N | 80～100 HRH |
K | 3.175mm钢球 | 1.471 kN | 40～100 HRK |
05—— 塑性指标
名称 | 符号 | 单位 |
伸长率 | δ(A) δ5(A) δ10(A11.3) | % |
断面收缩率 | ψ (Z) | % |
冲击韧度 | aKU或aKV | J/cm2 |
冲击吸收功 | AKU或AKV | J |
伸长率：反映材料断裂前的塑性变形能力。
δ5: 标距长度为直径5倍时的伸长率；
δ10: 标距长度为直径10倍时的伸长率
断面收缩率：表示材料断裂时横截面积收缩的程度，数值越高塑性越好。
冲击韧度：
◇测试方法：使用摆锤式冲击试验机，测量冲断试样消耗的功与断口面积比值。
◇标准试样：GB/T 229-1994《夏比缺口冲击试样》。
◇特点：受试样尺寸、形状和温度影响，是相对指标。
◇现通常直接采用冲击功Ak作为冲击韧度指标。
06—— 疲劳性能指标
疲劳极限(疲劳强度)：材料在交变负荷下经无限次循环不断裂的最大循环应力。我国通常采用107次循环作为测定基准。
σ-1 (光滑试样对称弯曲疲劳极限)
σ-1n (缺口试样对称弯曲疲劳极限)
单位：MPa
07—— 断裂韧度性能指标
名称 | 符号 | 单位 |
平面应变断裂韧度 | KIC | N/mm3/2 |
条件断裂韧度 | K0 | N/mm3/2 |
断裂韧度：
○衡量材料有裂纹存在时抵抗脆性开裂能力的指标，预测零件在工作中的脆断风险。
○强度和塑性的综合指标，适用于高强度材料或可能脆断的场合。
08—— 热性能指标
名称 | 符号 | 单位 |
熔点 |
| K |
比热容 | c | J/(kg·K) |
热导率 | λ | W/(m·K) |
线胀系数 | α | K-1(1/K) |
熔点：金属由固态转变为液态的温度。是制定热加工工艺的重要依据，区分低熔点金属与高熔点(难熔)金属
比热容：单位质量物质温度变化1K(1℃)时吸收或释放的热量。热加工工艺的关键参数。
热导率：单位时间内单位温度梯度下通过单位面积的热量。衡量材料导热能力的核心指标。
线胀系数：温度每升高1℃时材料长度的相对变化量。数值随温度升高而增大。钢材的线胀系数值通常在 (10~20)×10-6/K范围内。
09—— 电性能指标
名称 | 符号 | 单位 |
电阻率 | ρ | Ω·m |
电导率 | γ | S/m |
电阻温度系数 | αp | Ω/℃ |
电阻率：材料在20℃时的电阻特性。电阻率越大，导电性越差。
电导率：电阻率的倒数。表示导体导电能力的性能指标。电导率越大，电阻率越小，导电性能越好。
电阻温度系数：电阻随温度变化的比例常数。
◇纯金属及多数合金，电阻通常随温度升高而增加。
◇碳和电解质的电阻，多随温度升高而降低。
◇特殊合金(如铜锰镍合金)，电阻几乎不受温度影响。