材料硬度與機械性質(降伏強度)的關係

先前有客戶問過一個功能 :
Solidworks Simulation只需要有材質硬度就可以作模擬，
Inventor或Simulation Mechanical可不可以?

客戶這樣問是有道理的，
因為要進行硬度試驗只需要非常簡單的儀器工具跟很短的時間就可以知道結果，
所以如果可以從硬度值換算模擬分析所需要的機械性質就很方便。

第一次接觸到這個問題時，
坦白說有點難以理解，
在第一時間反應不過來，只能跟客戶說我查查看。

久沒用英文，查資料都會先用繁體中文關鍵字查資料，
很不幸，沒能找到我覺得有道理的資料，
接下來用英文查了一些資料，也沒看到滿意的，
深深覺得自己還有非常多不懂的東西，以前念書不知道在念什麼!?

但是那一段時間也不是全然沒有收穫，
至少強迫自己去思考了微觀的材料結構與機械性質的關係，
得到一個結論：
機械性質中的楊氏係數可以想像成材料結構中兩個原子鍵結的彈簧，
所以在一般的低 、中 、高碳鋼類的材料性質上，
因為是以鐵原子為主，其他合金成分比例都很低，
所以楊氏係數幾乎就可以視為相同，大概在200～210GPa左右，
很多教科書中的範例都是取200GPa以方便記憶跟計算；但是一直沒找到資料可以證明。

後來開始去上課以後，才看到原來書中早就寫出來了，
另外也有說明鐵材降伏現象與熱處理改質、冷作加工硬化的影響，
心情很興奮，幾年來不清楚的幾個觀念瞬間通了，真是感謝老師 !!!

後來再聽老師講硬度測試並延伸到與降伏強度的關係，
更是激動，原來Solidworks使用材質硬度對應機械性質是用在降伏強度上，
至於楊氏係數，只要是鋼就全部用200GPa就搞定了，瞬間有一種解脫的感覺。

以下圖片就是從書上擷取出來的硬度與降伏強度對照表 :

圖片來源：Michael F. Ashby, "Material Selection in Mechanical Design." 4th Ed., P.43

參考連結 :

Correlation of Hardness Values to Tensile Strength.

另外有網頁將硬度換算成Tensile Strength : 

Hardness Conversion

參考書籍：Michael F. Ashby， "Material Selection in Mechanical Design"。