境試驗箱.png "環(huán)境試驗箱")
測儀器.jpg "表面光學檢測")
硬度值與應力-應變曲線的關系
原子平面可以從位錯的一側翻轉到另一側，有效地使位錯穿過材料并使材料永久變形。這些位錯允許的運動導致材料硬度降低。
抑制原子平面運動并使其更難的方法涉及位錯之間以及間隙原子之間的相互作用。當一個位錯與第二個位錯相交時，它就不能再穿過晶格。位錯的交叉形成了一個錨點，不允許原子平面繼續(xù)相互滑動[10]位錯也可以通過與間隙原子的相互作用來錨定。如果位錯與兩個或多個間隙原子接觸，平面的滑移將再次被破壞。間隙原子以與相交位錯相同的方式產生錨點或釘扎點。
通過改變間隙原子的存在和位錯的密度，可以控制特定金屬的硬度。雖然看似違反直覺，但隨著位錯密度的增加，會產生更多的交點，從而產生更多的錨點。同樣，隨著間隙原子的增加，會形成更多阻礙位錯運動的釘扎點。因此，添加的錨點越多，材料就越硬。
應仔細注意硬度值與材料表現出的應力-應變曲線之間的關系。后者通常通過拉伸試驗獲得，可以捕捉到材料(在大多數情況下是金屬)的完整塑性響應。事實上，這是(真實)von Mises塑性應變對(真實)von Mises應力的依賴關系，但這很容易從標稱應力-標稱應變曲線(在頸縮前狀態(tài)下)中獲得，這是拉伸試驗的直接結果。這種關系可用于描述材料對幾乎任何負載情況的反應，通常使用有限元法(FEM)。這適用于壓痕試驗的結果(具有給定尺寸和形狀的壓頭，以及給定的施加載荷)。
然而，雖然硬度值取決于應力-應變關系，但從前者推斷后者遠非簡單，在傳統(tǒng)硬度測試中也沒有以任何嚴格的方式進行嘗試。(事實上，壓痕塑性測定技術涉及壓痕試驗的迭代有限元建模，確實允許通過壓痕獲得應力-應變曲線，但這超出了傳統(tǒng)硬度測試的范圍。)硬度值只是抵抗塑性變形的半定量指標。盡管硬度在大多數類型的測試中都以類似的方式定義——通常是負載除以接觸面積——但對于不同類型的測試，甚至對于施加不同負載的同一測試，特定材料獲得的數字也是不同的。嘗試有時制定[11][12][13][14][15]，以確定簡單的分析表達式，這些表達式允許從特定類型的硬度值中獲得應力-應變曲線的特征，特別是屈服應力和極限拉伸應力(UTS)。然而，這些都是基于經驗相關性，通常特定于特定類型的合金：即使有這樣的限制，獲得的值也往往非常不可靠。潛在的問題是，具有屈服應力和加工硬化特性的一系列組合的金屬可以表現出相同的硬度值。在將硬度值用于任何定量目的時，充其量應該相當謹慎。
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