国家标准计划《金属材料 压入试验方法 强度、硬度和应力-应变关系的测定》由 TC183（全国钢标准化技术委员会）归口，TC183SC4（全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会）执行 ，主管部门为中国钢铁工业协会。

主要起草单位 西南交通大学 、武汉钢铁（集团）公司 、冶金工业信息标准研究院等 。

材料的强度、硬度和应力-应变关系曲线是衡量材料性能优劣的重要技术参数，在结构设计与结构完整性评价中发挥基础性关键作用。

对于应力-应变关系曲线和强度的测定，传统的做法是通过单轴拉伸试验来实现，属于典型的破坏性试验。

而传统的硬度试验，依靠测量残余压痕面积等信息，仅能获得单一的硬度指标。

压入法作为一种微尺度、微损测试方式，对样品制备和测试要求相对较低，对于关键工程材料和结构的力学性能评价具有重要意义。

随着压入测试技术的发展，可测量的材料参数已从最初的硬度和弹性模量发展到从载荷-深度试验曲线中获得被测材料的应力-应变关系曲线。

然而，描述材料应力-应变曲线与压入载荷-深度试验曲线之间关系的理论尚未成熟，导致分析模型十分复杂，且测试精度也因此存在差异。

一方面，现行压入测试方法未给出抗拉强度的计算公式，另一方面，长期执行的硬度转换国内外标准所依赖的是大量数据的统计结果，对于弹塑性材料，其硬度与材料的应力应变关系曲线有何种理论量化的关联性，现行规范没有提出解决方案。

为了弥补现行试验标准的不足，改善压入试验的程序和拓展测试内容，基于能量等效原理获得准确可靠的被测金属材料的强度、硬度和应力-应变关系，制定我国具有原创性的金属材料强度、硬度和应力-应变关系的压入试验方法的国家标准，十分必要和迫切。

本试验方法适用于测试具有均质、各向同性和幂律硬化特征的金属材料的强度、硬度和应力-应变关系，其压入深度尺度可以是纳米、微米以及毫米量级；适用于能精确测量载荷和压入深度的实验设备，如：小吨位电液伺服、电磁伺服材料试验机和自动压入仪等。被测金属材料的拉伸应力-应变曲线需满足以下Hollomon关系： 式中：E为弹性模量，σy为参考屈服应力，N为应变硬化指数。 本试验方法采用球形压头完成压入试验，试验载荷-深度曲线包含加载和卸载两个阶段。首先从加载或卸载曲线中获得被测金属材料的硬度和弹性模量，再从加载曲线中获得被测材料的应力-应变关系曲线，屈服强度、抗拉强度及布氏硬度，实现布氏、洛氏、维氏等硬度之间的换算。本试验方法的主要技术内容包括： （1）压入硬度HB和弹性模量E的测定将沿用现行国家标准《GB/T22458-2008仪器化纳米压入试验方法通则》中推荐的经典Oliver-Pharr方法。 （2）应力-应变关系曲线的测定基于能量等效原理，即对于采用球形压头压入得到的载荷F-深度h试验曲线，Hollomon公式中的参考屈服应力σy和硬化指数N按下式计算： 式中，η为标准重力加速度的倒数，即η=1/g=0.102，m=α4N+α2，F为压入载荷，D为球形压头的直径，α1，α2，α3，α4为与材料、变形无关的常数。公式可适用于连续压入。对于不能连续压入测试的情形（如硬度计）可采用至少为2次的非连续分级压入。 （i≥2） （3）被测材料的抗拉强度Rm可按下式由压入硬度估算得到： 式中，e为自然底数，α1，α3为常数。 （4）不同标尺下的硬度值可由下列公式进行换算。 a. 布氏硬度HB与洛氏硬度HRB/HRC之间的换算： ①（洛氏B标尺：HRB） 式中，ρ1, ρ2, ρ3为常数。 ②（洛氏C标尺：HRC） 式中，μ1, μ2, μ3, μ4为常数。 b. 布氏硬度HB与维氏硬度HV之间的换算： 式中，t1, t 2, t 3, t 4为常数。 c. 维氏硬度HV与洛氏硬度HRB之间的换算： 式中，φ1, φ2, φ3, φ4为常数。 对于其他硬度，如有硬度与硬度、硬度与强度之间换算关系表达式，也可参考采用。（5）对测量仪器设备的精度要求与校验。 （6）对压头的要求以及压头面积函数的确定方法。 （7）样品制作的要求。 （8）试验操作程序的规定。 （9）对试验结果的处理。 （10）对试验报告的规定。

一种压入硬度预测材料单轴本构关系的方法（发明专利：ZL201210041108.6）