材料是人类世界的物理大厦的根基，玻璃，水泥，金属，纤维……目之所急均为材料的世界，作为工程人员，需要对材料的基本知识持续的挖掘，本文将介绍若干材料基础概念，不知不觉小号已经写了不少关于材料性能的文章。

1. 强度（Strength）

定义：材料抵抗永久变形和断裂的能力，即材料破坏时所需要的应力。

分类：

• 抗拉强度（Ultimate Tensile Strength, UTS）：对于可延展材料，拉伸断裂时的最大应力。

• 断裂强度：对于脆性材料，断裂时的应力。

• 屈服强度：材料发生屈服时的应力，即开始产生明显塑性变形时的最小应力。

重要数据：

• 铝合金、不锈钢等具体材料的屈服强度和抗拉强度值。

• 强度大小与材料本身性质及受力形式有关。

2. 刚度（Stiffness）

定义：构件或结构抵抗变形的能力，即引起单位变形时所需要的力。

弹性模量：应力与应变的比例，表征材料的刚性。

影响因素：与材料本身的性质（如弹性模量）、构件或结构的截面和形状有关。

应用实例：悬臂机械手臂需要较好的刚度以保证精度。

3. 弹性（Elasticity）

定义：材料受外力后发生形变，外力去除后形变能恢复的性质。

胡克定律：适用于线弹性变形阶段，应力与应变成正比。

弹性极限：材料发生塑性变形的起点。

4. 可塑性（Plasticity）

定义：材料在外载荷作用下，经受一定程度的永久变形而不破裂的能力。

塑性变形：外力超过弹性极限后发生的不可恢复变形。

影响因素：与材料温度、晶粒尺寸、晶体结构等有关。

5. 硬度（Hardness）

定义：材料抵抗局部塑性变形的能力。

测试方法：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、努氏硬度等。

关系：与抗拉强度不同，但硬度高的材料通常较难加工。

6. 延展性（Ductility & Malleability）

延性：金属在拉伸应力作用下，能发生塑性变形而不断裂的能力。

展性：金属在锤打或轧制时，能改变形状而不破裂的能力。

影响因素：晶粒尺寸、晶体结构、温度、纯度等。

7. 脆性（Brittleness）

定义：材料在外力作用下，仅产生很小变形即断裂的性质。

对比：与延展性相反，脆性材料伸长率小于5%。

实例：玻璃、铸铁、陶瓷等。

8. 韧性（Toughness）

定义：材料在断裂前能吸收的能量多少，综合了强度和塑性的指标。

测试方法：摆锤法，通过能量损失计算韧性。

关系：强度高不一定韧性好，提高韧性需综合考虑强度和塑性。

9. 蠕变（Creep）

定义：材料在高温和长时间应力作用下，发生缓慢塑性变形的现象。

阶段：迅速伸长阶段、恒定伸长率阶段、断裂阶段。

影响因素：温度、应力、材料类型（如晶粒大小）。

10. 疲劳（Fatigue）

定义：承受交变载荷的零件，在应力小于屈服极限时，经一定周期后断裂的现象。

疲劳强度：材料在无限多次交变载荷作用下不破坏的最大应力。

影响：是机械零件失效的主要原因之一，需选择抗疲劳性好的材料。