1.弹性与塑性

(1)弹性与弹性变形。弹性是指材料在外力作用下产生变形，外力去除后，能完全恢复原来形状的性质。这种能完全恢复的变形称为弹性变形。弹性变形的大小与所受应力的大小成正比，所受应力与应变的比值称为弹性模量，用“E”表示，它是衡量材料抵抗变形能力的指标。在材料的弹性范围内，E是一个常数，按下式计算:

式中 E——材料的弹性模量(MPa)；

σ——材料所受的应力(MPa)；

ε——材料在应力σ作用下产生的应变，无量纲。

弹性模量越大，材料抵抗变形能力越强，在外力作用下的变形越小。材料的弹性模量是工程结构设计和变形验算的主要依据之一。

(2)塑性与塑性变形。塑性是指材料在外力作用下产生变形，外力去除后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质。这种不可恢复的变形称为塑性变形。材料的塑性变形是因其内部的剪应力作用，致使部分质点产生相对滑移的结果。

完全的弹性材料或塑性材料是没有的，大多数材料在受力变形时，既有弹性变形，也有塑性变形，只是在不同的受力阶段，变形的主要表现形式不同，当外力去除后，弹性变形部分可以恢复，塑性变形部分不能恢复，如图1-5~图1-7所示。有的材料如钢材，在受力不大的情况下，表现为弹性变形，而在受力超过一定限度后，则表现为塑性变形；有的材料如混凝土，受力后弹性变形和塑性变形几乎同时产生。

图1-5　材料的弹性变形

图1-6　材料的弹性与塑性变形

bc—弹性变形；Ob—塑性变形

图1-7　材料的塑性变形

2.脆性与韧性

(1)脆性。脆性是指材料在外力作用下，无明显塑性变形而发生突然破坏的性质。具有这种性质的材料称为脆性材料，如普通混凝土、砖、陶瓷、玻璃、石材和铸铁等。一般脆性材料的抗压强度比其抗拉、抗弯(折)强度高很多倍，其抵抗冲击和振动的能力较差，不宜用于承受冲击和振动的场合。(www.daowen.com)

(2)韧性。韧性是指材料在振动或冲击荷载作用下，能吸收较多的能量，并产生较大的变形而不破坏的性质。具有这种性质的材料称为韧性材料，如低碳钢、低合金钢、铝合金、塑料、橡胶、木材和玻璃钢等。材料的韧性用冲击试验来检验，又称为冲击韧性，用冲击韧性值即材料受冲击破坏时单位断面所吸收的能量来衡量。冲击韧性值用“αk”表示，其计算式如下:

式中 αk——材料的冲击韧性值(J/mm2)；

Ak——材料破坏时所吸收的能量(J)；

A——材料受力面积(mm2)。

韧性材料在外力作用下会产生明显的变形，变形随外力的增大而增大，外力所做的功转化为变形能被材料所吸收，以抵抗冲击的影响。材料在破坏前所产生的变形越大，所能承受的应力越大，其所吸收的能量就越多，材料的韧性就越强。道路、桥梁、轨道、吊车梁及其他受振动影响的结构，应选用韧性较好的材料。

3.硬度与耐磨性

(1)硬度。硬度是指材料表面抵抗其他硬物压入或刻画的能力。为保持较好的表面使用性质和外观质量，要求材料必须具有足够的硬度。非金属材料的硬度用摩氏硬度表示，它是用系列标准硬度的矿物块对材料表面进行划擦，根据划痕确定硬度等级。摩氏硬度等级见表1-3。

表1-3　摩氏硬度等级

金属材料的硬度等级常用压入法测定，主要有:布氏硬度(HB)法，以淬火的钢珠压入材料表面产生的球形凹痕单位面积上所受压力来表示；洛氏硬度(HR)法，用金刚石圆锥或淬火的钢球制成的压头压入材料表面，以压痕的深度来表示。硬度大的材料其强度也高，工程上常用材料的硬度来推算其强度，如用回弹法测定混凝土强度，即用回弹仪测得混凝土表面硬度，再间接推算出混凝土强度。

(2)耐磨性。耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力。耐磨性常以磨损率衡量，用“G”表示，其计算式为

式中 G——材料的磨损率(g/cm2)；

m1——材料磨损前的质量(g)；

m2——材料磨损后的质量(g)；

A——材料受磨面积(cm2)。

材料的耐磨性与其组成、结构、构造、强度和硬度等因素有关。材料的硬度越高、越致密，耐磨性越好。如路面、地面等受磨损的部位，要求使用耐磨性好的材料。