金屬硬度與強(qiáng)度的關(guān)系（1）
硬度和強(qiáng)度在冶金和機(jī)械制造的生產(chǎn)過(guò)程與最終產(chǎn)品檢驗(yàn)中是兩個(gè)極重要的基本指標(biāo)。強(qiáng)度指標(biāo)在相當(dāng)大的程度上決定著材料的使用價(jià)值，而硬度由于檢測(cè)方法簡(jiǎn)便、迅速、又不破壞零件，因而有時(shí)采用硬度檢驗(yàn)來(lái)衡量材料及制件的品質(zhì)。
硬度檢測(cè)在應(yīng)用上具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。特別是在工業(yè)生產(chǎn)和科研試制中，有時(shí)由于制件太大、太小、太薄或幾何形狀不規(guī)則等原因而難以直接測(cè)定其強(qiáng)度；有時(shí)制件在使用過(guò)程中，或在維修過(guò)程中無(wú)法測(cè)定其強(qiáng)度。在這些情況下，人們往往通過(guò)測(cè)定硬度以及利用硬度—強(qiáng)度換算關(guān)系獲得強(qiáng)度來(lái)檢查和衡量制件的品質(zhì)。因此了解硬度與強(qiáng)度的關(guān)系不僅有用而且十分必要。
一、硬度與強(qiáng)度的類似點(diǎn)
硬度與強(qiáng)度都是材料在外力作用下抵抗變形和破裂的能力的反映，只是應(yīng)力狀態(tài)不同而已。
例如應(yīng)用最廣泛的壓頭硬度計(jì)（布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、顯微硬度等），其硬度數(shù)值實(shí)質(zhì)上就是表示金屬局部表層低抗外物壓入所引起的塑性變形抗力的大小，它在真應(yīng)力—真應(yīng)變曲線上的位置如圖1所示（圖1中也給出了刻畫式硬度值對(duì)應(yīng)的位置）。在硬度測(cè)試時(shí)，被測(cè)金屬系處于側(cè)壓加載方式下的應(yīng)力狀態(tài)。在力學(xué)狀態(tài)圖上，這一應(yīng)力狀態(tài)線處于很徒的位置，如圖2所示。所以壓入法類型的硬度試驗(yàn)也可認(rèn)為是金屬的側(cè)壓試驗(yàn)。由圖可以看到，它與拉伸時(shí)（可測(cè)得強(qiáng)度）的主要不同只是應(yīng)力狀態(tài)“軟性系數(shù)”α值不同而已。在單向拉伸時(shí)，最大切應(yīng)力t與最大正應(yīng)力S之比為0.5（即軟性系數(shù)α=t/S=0.5），材料先發(fā)生彈性變形，屈服強(qiáng)度和斷裂（正斷）強(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率、斷面收縮率等強(qiáng)度和塑性指標(biāo)。而壓入法硬度測(cè)試時(shí)，軟性系數(shù)α>2，屬于極軟的應(yīng)力狀態(tài)。若負(fù)荷足夠大，材料是先發(fā)生彈性變形，屈服后發(fā)生塑性變形，最后在切應(yīng)力作用下發(fā)生切斷式延性斷裂。若適當(dāng)控制壓入負(fù)荷，則材料會(huì)發(fā)生彈性變形和比單向拉伸時(shí)大得多的塑性變形而不發(fā)生切斷。這時(shí)起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形的抗力（即變形強(qiáng)化能力）就直接決定著壓入或硬度值的大小。正是由于壓入式硬度測(cè)試與單向拉伸之間存在著上述類似點(diǎn)，因此其硬度值與強(qiáng)度之間也存在著一定的關(guān)系。
至于以重錘回彈高度決定的肖氏硬度和以沖擊體回彈速度決定的里氏硬度，由于它們的數(shù)值均取決于被測(cè)材料彈性比功的大小，而彈性比功=1/2σeεe=σe2/2E，即彈性比功的大小與作為強(qiáng)度指標(biāo)之一的彈性極限σe有定量關(guān)系。一定材料的其他強(qiáng)度指標(biāo)σs、σb等又與σe有關(guān)，因此一些材料的肖氏硬度或里氏硬度與強(qiáng)度也有一定的關(guān)系。