塑料拉伸强度测试是评估材料力学性能的核心手段，应变硬化指数（n值）作为反映塑料塑性变形阶段“抗变形能力增长速率”的关键参数，与拉伸性能（屈服强度、断裂伸长率、极限拉伸强度）的内在联系，是优化塑料配方、加工及应用的重要依据。本文从n值的物理意义出发，系统解析其与塑料拉伸性能的具体关联。
应变硬化指数的定义与计算逻辑
应变硬化指数（n值）源于Hollomon方程σ=Kεⁿ（σ为真应力、ε为真应变、K为强度系数），描述塑料塑性变形时应力随应变增长的速率——n值越大，材料“变硬”越快，单位应变对应的应力增量越大。
实际测试中，需先将工程应力-应变曲线转换为真应力-真应变曲线（真应力=工程应力×(1+工程应变)，真应变=ln(1+工程应变)），再对Hollomon方程取对数得lgσ=lgK + nlgε，拟合塑性变形段（屈服到颈缩前）的斜率即为n值。
多数塑料的n值在0.05-0.3之间：n=0代表无应变硬化（完全塑性），n=1代表理想弹性体。n值大小由材料化学结构（如分子链长度）、聚集态（如结晶度）决定。
应变硬化指数与屈服后的拉伸强度增长关系
塑料拉伸分弹性变形、屈服、塑性变形（应变硬化）、断裂四阶段。屈服后，n值决定拉伸强度增长速率——n值越高，真应力随真应变上升越快，因分子链取向、结晶重排等形成“硬化”，阻碍进一步变形。
以PP（n=0.2）和LDPE（n=0.12）为例：真应变从0.1增至0.2时，PP真应力从30MPa升至40MPa（增幅10MPa），LDPE仅从10MPa升至14MPa（增幅4MPa）——PP的应变硬化速率更快，相同变形量下能承受更高应力。
理论上，极限拉伸强度（UTS）对应颈缩开始时的应力，此时真应变ε=n，故UTS=K×nⁿ。多数塑料n值在0-0.3679（1/e，nⁿ最小值）区间，此区间nⁿ随n增大而减小——K值相同时，n越大UTS越小。如K=500MPa的PP，n=0.15时UTS≈376MPa，n=0.2时≈362MPa，但实际中PP的K值（≈500MPa）远大于LDPE（≈200MPa），故PP的UTS（≈35MPa）仍高于LDPE（≈15MPa）。
应变硬化指数与断裂伸长率的关联
断裂伸长率反映塑料断裂前的总变形能力，n值越高，材料越能通过应变硬化抵消颈缩应力集中，从而承受更大塑性变形——即使UTS可能更低，断裂伸长率仍更高。
以ABS（n=0.15-0.2）和PS（n=0.05-0.1）为例：ABS断裂伸长率10-30%，PS仅<5%。PS的n值低，屈服后应力增长慢，无法抵消颈缩应力集中，快速断裂；ABS的n值高，屈服后应力持续增长，延缓颈缩加剧，故能承受更多变形——尽管ABS的UTS（≈四十MPa）低于PS（≈五十MPa），但韧性更优。
需注意，高结晶HDPE（n=0.15-0.2）断裂伸长率可达500%以上，增韧PVC（n=0.1-0.15）也能达100%以上，说明除n值外，初始韧性（如橡胶相）也影响断裂伸长率，但n值是核心——n值过低，即使增韧也难承受大变形。
应变硬化指数对拉伸颈缩行为的影响
颈缩是拉伸关键现象：屈服后局部截面减小引发应力集中，若应变硬化能力足以抵消，则颈缩“稳定扩展”；反之则快速断裂。n值直接决定颈缩稳定性——n值越高，稳定扩展阶段越长。
以PET（n=0.2-0.25）和PVC（n=0.08-0.12）为例：PET颈缩后，分子链快速取向形成强应变硬化，颈缩缓慢扩展，断裂伸长率50-100%；PVC应变硬化能力弱，颈缩后应力急剧上升，很快断裂，断裂伸长率仅10-20%。
理论上，稳定颈缩条件为dσ/dε>σ（Considère准则），代入Hollomon方程得n>ε——稳定颈缩的真应变范围是0到n。PET的n=0.25，对应工程应变约28%；PVC的n=0.1，对应工程应变约10%，故PET的颈缩延伸率更大。
不同塑料品种的n值差异与拉伸性能
塑料的化学与聚集态结构决定n值：结晶型塑料（PP、PE、PET）的n值高于无定形塑料（PS、PMMA），因结晶结构变形时的取向、重排形成强应变硬化；无定形塑料分子链无序，应变硬化弱。
如PP（n=0.15-0.25）拉伸强度30-40MPa、断裂伸长率100-500%；PS（n=0.05-0.1）拉伸强度40-60MPa，但断裂伸长率<5%——PS初始强度高，但应变硬化弱，无法承受塑性变形。
同品种塑料的n值也因结构差异变化：HDPE结晶度70-80%，n=0.15-0.2；LDPE结晶度40-50%、支化度高，n=0.1-0.15。故HDPE拉伸强度20-30MPa、断裂伸长率500-1000%，均优于LDPE（拉伸强度10-20MPa、断裂伸长率300-600%）。
加工工艺对n值及拉伸性能的影响
注塑冷却速率影响结晶度：快冷PP结晶度从70%降至50%，n值从0.22降至0.18——屈服强度从30MPa降至25MPa，但断裂伸长率从200%升至300%，因结晶度低、分子链柔韧性更好。
挤出取向增强应变硬化：HDPE管材分子链沿挤出方向取向，n值从0.15升至0.2，拉伸强度从25MPa升至35MPa，但断裂伸长率从500%降至300%——取向提高了应变硬化能力，却降低了塑性。
填充与共混改变n值：添加20%碳酸钙的PP，n值从0.2降至0.16，拉伸强度25MPa、断裂伸长率50%，因填料阻碍分子链运动；添加15%EPDM的PP，n值升至0.23，拉伸强度28MPa、断裂伸长率350%，因橡胶相空洞化诱导树脂取向，增强应变硬化。