硬度與強度的關(guān)系（２）
二、硬度與強度換算關(guān)系的建立
為了找出材料的硬度—強度換算關(guān)系，許多學(xué)者通過長期的實踐和探索，自20世紀(jì)30年代世界上發(fā)表第一個“強度—硬度換算表”以來，陸續(xù)提出了幾十種換算表。有的國家制定了強度—硬度換算關(guān)系的國家標(biāo)準(zhǔn)。有的作為專門技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)載入工程設(shè)計手冊。有的換算關(guān)系甚至被作為專利資料實行有償轉(zhuǎn)讓。但是直至目前為止，人們獲得的硬度—強度換算關(guān)系和數(shù)據(jù)都只是針對某類或某個具體材料，對各種材料都普遍適用的關(guān)系還沒有找到，這是由于人們對金屬硬度的實質(zhì)還缺少深刻的認(rèn)識，而且硬度本身是一個受許多因素影響的量值的緣故。
金屬硬度與強度的一般關(guān)系式為σb=K?H，即硬度與強度呈直線正比關(guān)系。系數(shù)K因金屬及其狀態(tài)的不同而異。一般地說，硬度高的金屬其強度也高。但過去一些手冊中引用的硬度與強度換算公式往往過于粗略。例如對有色金屬提出的經(jīng)驗公式σb=K?HB，K=0.35～0.56，這個K值范圍太大，公式失去實用意義。美國早在1955年就制定了鈹青銅維氏硬度（HV）與抗拉強度（σb）的換算標(biāo)準(zhǔn)（ASTMB 194—55）。幾個先進(jìn)工業(yè)國家也制定了鋁合金硬度與強度換算標(biāo)準(zhǔn)。1976年，日本著名研究人員今井秀孝、鈑塚幸三發(fā)現(xiàn)銅合金彈簧材料的維氏硬度（HV）與抗拉強度（σb）之間存在著簡單的線性關(guān)系，即HV=C1σb和HV=C2σb。公式中C1、C2是與材料有關(guān)的常數(shù)。截至目前為止，世界上關(guān)于金屬材料的硬度與強度的換算關(guān)系已有多種不同的標(biāo)準(zhǔn)（其中包括國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），這些標(biāo)準(zhǔn)雖然形式多樣，換算數(shù)據(jù)互有差異，常缺少系統(tǒng)、完整的資料。
現(xiàn)將一些金屬材料的硬度與強度換算關(guān)系列于表1和表2 
在容器上無法取樣實測σs、σb時，可在容器被測部位進(jìn)行硬度測定，根據(jù)硬度測定結(jié)果利用以下推薦公式換算σs、σb值。
用于母材：σs=3.28 HV-221
用于焊縫金屬：σs=3.15 HV-168
當(dāng)HB＜175時：σb=3.55 HB
值得推薦的是，有人將幾種鋁合金抗拉強度（σb）、屈服強度（σ0.2）與這些合金的幾種壓入式硬度值之間的關(guān)系制成了“鋁合金各種硬度與機(jī)械強度近似參照圖表”，如圖3所示。該圖表中有四條曲線，其中兩條實線表示抗接環(huán)強度的上、下限，兩條虛線表示屈服強度的上、下限。圖3中縱坐標(biāo)為強度，橫坐標(biāo)為硬度（包括多種標(biāo)尺的洛氏硬度、維氏硬度、布氏硬度和韋氏硬度）。圖3中幾種一定狀態(tài)鋁合金所處的位置，其對應(yīng)的橫坐標(biāo)區(qū)段是硬度的大致范圍。根據(jù)此圖表，若已知材料的硬度，就可以查出其對應(yīng)的抗拉強度和屈服強度。
圖3的使用方法如下：從圖3下方找出已知硬度的位置點，垂直于橫坐標(biāo)，從該點向上作與四根曲線相交的虛擬直線，交點所確定的強度范圍就是已知硬度的材料的抗接環(huán)強度范圍和屈服強度范圍。例如，對于T6狀態(tài)的6063鋁合金，若已知其硬度為HB73，或HW13，則可由表3中查出相應(yīng)的抗拉強度和屈服強度范圍，且查出的結(jié)果與實測值之間有較好的符合性。
必須說明，與所有已知的硬度—強度換算關(guān)系一樣，該圖表中列出的幾種鋁合金，其硬度與強度的對應(yīng)關(guān)系也是近似的。不過，該圖至于6061、6063等幾種廣泛使用的鋁合金的生產(chǎn)和研制仍有著積極的參考作用。