主题：【文摘】【原创】钻石 -- 蒹葭

我们经常听说讲材料行为时候提到刚度，硬度，强度，也听说脆性，韧性，那么他们的区别是什么呢？

先说三个概念，刚度，硬度，强度，因为这三个参数是相关的。

在材料力学中，刚度(stiffness)实际上就是指材料在受到小的力后变形的大小（弹性范围内），同样受力情况下，变形越小，说明刚度就越大，反之亦然。比如说，你有一根弹簧A，你拉一下，假设这根弹簧伸长了1厘米，而另一根弹簧B，与弹簧A有同样的长度，受同样力却却伸长了2厘米，那么我们说第一根弹簧A的刚度大。

强度（strength)，这个一般主要是指材料能承受的力的能力，因此它与变形多少没关。还是一根弹簧，假设这个弹簧比较脆（以后介绍脆性概念），那么你一直拉他，直到把他拉断了为止，你看你需要多大力。还是用上面的弹簧做例子，你用10牛顿的力拉断了弹簧A，而用20牛顿的力拉断了弹簧B，那么我们就知道弹簧B的（极限）强度比较大。具体材料力学中还经常分屈服强度，极限强度等等概念，比较复杂这里就略过了。

硬度(hardness)，这也是个比较复杂的概念。先讲一下压痕测试（indentation test)。一般来说，压痕测试都是使用金刚石作为压头（indenter)，然后把金刚石压到受测的材料里，这时候通过测量测试材料的变形和压头受的反力等等就可以知道材料的硬度。如果非要用通俗的话来说的话，你可以想象，将两种材料接触在一起，互相挤压，你看一看那个材料“表面变形”小，那个材料就硬。而金刚石是自然界中最硬的材料，这也是为什么用金刚石作压头(indenter)的原因。至于产生材料硬度的机理比较复杂，对于金属等“韧性”材料，它是与材料的“塑性变形”直接相关的，因此他是决定材料性质一个重要因素。对于“脆性”材料，像玻璃，石头，陶瓷等等，压痕试验往往是导致材料中裂纹出现，于是硬度也是研究“材料失效”的一个重要力学指标。

我们提到了脆性(brittleness)和韧性(ductility)，那么下面看看这又是什么意思。

脆性和韧性实际上主要是关于“材料失效”的概念，这个概念主要是跟材料能承受的变形有关系的。简单说来，就是一个材料受力后在变形很小的时候就“断裂”了，那么这个材料就是认为是脆性的，反之就是韧性的。我们说金属材料是的韧性的，你可以回忆一下，如果你有一根铁丝，你弯他一下，尽管角度已经很大（变形很大），它一般也不会断，那么你反过来再弯一下，它可能还不会断，你反复重复弯来弯去，它最终会断，在他断之前，它的累计变形已经非常非常大了，可见这种金属的韧性很大。那么，如果你有一把硬塑料尺子，你还是去弯它，你会发现你只要稍稍弯一下他，角度不需要很大，这把尺子就会“喀嚓”的一声断成两段或数段，也就是说这种塑料是不需要受很大变形就会断裂，那么我们就认为这种塑料是脆性的。

以上五个概念实际上是描述的材料的不同性质，彼此之间有些关系，却不可混为一谈。