实际测量时，硬度值可直接从洛氏硬度计的表盘上直接读出。洛氏硬度的优点是操作简便、压痕小、适用范围广。缺点是测量结果分散度大。 3、维氏硬度
维氏硬度的试验原理如图1-6所示。将顶部两相对面具有规定角度（136?）的正四棱锥体金刚石压头在载荷P的作用下压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，所施加的载荷与压痕表面积的比值即为维氏硬度。维氏硬度可通过测量压痕对角线长度d查表得到。维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。如640HV30/20表示在294.2N载荷作用下保持20s测定的维氏硬度值为640。根据施加的载荷范围不同，规定了三种维氏硬度的测定方法，如表1-2所示。
图1-6 维氏硬度的试验原理
维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点，既可测量由极软到极硬的材料的硬度，又能互相比较。既可测量大块材料、表面硬化层的硬度，又可测量金相组织中不同相的硬度。
表1-2 维氏硬度的测定方法(GB/T 4340.1-1999)
载荷范围/N P≥49.03 1.961≤P＜49.03 0.09807≤P＜1.961 硬度符号 ≥HV5 HV0.2~＜HV5 HV0.01~＜HV0.2 实验名称 维氏硬度试验 小负荷维氏硬度试验 显微维氏硬度试验
四、冲击韧性
许多机械零件、构件或工具在服役时，会受到冲击载荷的作用，如活塞销、冲模和锻模等。材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。在如图1-7所示的摆锤式冲击试验机上用规定高度的摆锤对处于简支梁状态的缺口试样进行一次冲断，可测得冲击吸收功（单位为J），用Ak 表示。试样缺口处单位横截面积上的冲击吸收功称为冲击韧性值, 用ak表示。冲击试验所用试样为标准夏比缺口试样，如图1-8所示。
图1-7 摆锤式冲击试验机示意图 1-摆锤；2-试样；3-刻度盘；4-指针
图1-8 标准夏比缺口冲击试样
实践表明，Ak对材料的一些缺陷很敏感，能够灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化，因而是生产上用来检验冶炼、热加工得到的半成品和成品质量的有效方法之一。
材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一温度范围内Ak值发生急剧下降的现象称为韧脆转变，发生韧脆转变的温度范围称为韧脆转变温度，如图1- 9所示。常在低温下服役的船舶、桥梁等结构材料的使用温度应高于其韧脆转变温度，
如果使用温度低于韧脆转变温度，则材料处于脆性状态，可能发生低应力脆性破坏。应当指出的是，并非所有材料都有韧脆转变现象，如铝和铜合金等就没有韧脆转变。
图1-9 韧脆转变温度曲线示意图
五、疲劳
实际工作中的构件常常是在交变载荷的作用下。所谓交变载荷是指大小或方向随时间而变化的载荷。在这种载荷的作用下，材料常常在远低于其屈服强度的应力下发生断裂，这种现象称为疲劳。如发动机的轴、齿轮等均受交变载荷作用。实际服役的金属材料有90%是因为疲劳而破坏。疲劳破坏是脆性破坏，它的一个重要特点是具有突发性，因而更具灾难性。
材料承受的交变应力σ与断裂时应力循环次数N之间的关系可用疲劳曲线来描述（见图1-10）。随σ下降，N值增加，材料经无数次应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。对于对称循环交变应力的疲劳极限用σ-1表示。实际当中，作无限次应力循环的疲劳试验是不可能的，对于钢铁材料，一般规定疲劳极限对应的应力循环次数为107，有色金属为108。
图1-10 疲劳曲线示意图
提高零件的疲劳抗力，除应合理选材外，还应注意其结构形状，避免应力集中，减少缺陷，还可采用提高表面光洁度和表面强化等方法。
六、断裂韧性
工程上有时会出现材料在远低于σb的情况下发生断裂的现象。如1943年1月美国一艘T-2油船停泊在装货码头时断成两半，计算的甲板应力为7kg/mm2，远低于σb（30-40kg/mm2）。美国北极星导弹固体燃料发动机壳体在实验时发生爆炸，经过研究，发现破坏的原因是材料中存在0.1-1mm的裂纹并扩展所致。
断裂力学认为，材料中存在缺陷是绝对的，常见的缺陷是裂纹。在应力的作用下，这些裂纹将发生扩展，一旦扩展失稳，便会发生低应力脆性断裂。材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力称为断裂韧性。
?1/2?a??acccc研究表明，断裂应力与裂纹长度2之间的关系为，因此便提
出一个描述裂纹尖端附近应力场强度的指标—应力强度因子KⅠ：KⅠ?Y?a3/2（MN/m）。式中，Y是与裂纹形状、加载方式及试样几何尺寸有关的系数，可查手册得到，?为名义外加应力（MPa），a为裂纹的半长（m）。随?或a增加或两者同时增加，KⅠ也增加，当KⅠ增大到某一定值时，裂纹便失稳扩展而发生断裂。这个KⅠ的临界值就称作断裂韧性，用KⅠC表示，KⅠC?Y?cac（?c为断裂应力，ac为临界裂纹半长）。
KⅠ与KⅠC的关系，相同于σ与Rm的关系。因此KⅠC与Rm一样都是材料本身
的一种力学性能指标。 七、高温蠕变
在各工业领域，许多设备或零件工作于高温下，如石油化工的高温高压装置、燃气轮机、高温锅炉及各种类型（航天器、飞机、汽车、轮船）的发动机等，其工作温度一般在600℃以上，最高可超过1000 C°。这些在高温下工作的材料常因高温蠕变而失效。
所谓高温蠕变是指在高于0.5T熔的温度及远低于屈服强度的应力下，材料随加载时间的延长缓慢地产生塑性变形的现象。可利用变形量随时间变化的蠕变曲线来描述蠕变过程，如图1-11所示。可以看出，蠕变分为三个阶段，第Ⅰ阶段为减速蠕变阶段，第Ⅱ阶段为稳态蠕变阶段，此时变形速率恒定，第Ⅲ阶段为加速蠕变阶段。
图1-11 典型的蠕变曲线示意图
表征高温结构材料力学性能的基本强度指标有两个，一个是蠕变极限，即在
T700一定温度、一定时间内产生一定变形量时的应力，用??/t表示，如?0.2/1000表示在700 C°下保持1000小时变形量达到0.2%时的应力。另一个是持久强度，即在一
T700定温度、一定时间内发生断裂时的应力，用?t表示，如?10000表示在700 C°下经10000小时发生断裂时的应力。
在高温下，应力与断裂时间在单对数和双对数坐标中都几乎呈直线关系，如图1-12所示。因此可以用高应力短时间的数据外推低应力下的持久寿命。但应注意的是，在双对数坐标中，应力-时间关系直线上存在折点，对需要长期使用的材料，如锅炉钢和汽轮机用钢等，必须进行较长时间的试验，并只能外推一个数量级，否则将得到数值过高的错误结果。
图1-12 两种合金钢的应力-时间关系
1—24CrMoV钢；2—15CrMo钢
与高温蠕变有关的另一重要现象是应力松弛。应力松弛是指在总变形量不变的条件下，材料应力随时间逐渐下降的现象。图1-13为应力松弛曲线示意图。对于在高温下使用的弹簧和紧固件，如螺栓、铆钉等，其松弛性能是很重要的，因为松弛将使这些零件不同程度地丧失弹性或紧固作用。松弛除与材料有关外，还与工作应力和工作温度有关。
图1-13 应力松弛曲线示意图