6063铝合金型材维氏硬度与强度的线性关系.docx

!# 铝合金型材维氏硬度与强度的线性关系!#$%& $(%)*#+,- .$)/$# 012$&+3,%&4#$+ %#4 5)&$#6), *7 898:;(=# ?&*7($林 光 磊$%& ()*+,-./（ 南平铝厂 中心试验室，福建 南平 #0#）摘要：对 !# 铝合金型材维氏硬度及其对应的抗拉强度的试验数据，用计算机编程进行一元线性回归分析，建立了线性回归方程式，并对其进行了相关性分析和试验验证。关键词：!# 铝合金型材；维氏硬度；抗拉强度；一元线性关系式；回归分析中图分类号：122#3402文献标识码：5文章编号：26,24#（0 44）2,47,#众所周知，硬度试验是一种最为简便的力学性能测试手段，它不仅测试方法简单，操作容易，试验快捷， 而且对被测物件的损伤很小，因此在实际工作中得到 广泛的应用。用测量的硬度来换算金属材料的抗拉强 度，在实际应用中具有简便、迅速的优点，人们已提出 了不少用硬度法来确定材料强度的表达式，但多数是 适用于钢铁及铁基合金的，而针对铝合金的表达式很 少，文献 2给出了一个近似的表达式（ 并未具体说明 适用于哪种铝合金）：法，编成 5)/a 语言程序，并随机抽取了 94 组不同断面型号的 !# 铝合金型材的维氏硬度 :; 及其相应的抗 拉强度! 8的试验数据，见表 2。利用计算机进行回归分 析，获得一元线性关系式为：（ 4）! 8b4326#00:;c003!#497回归方程（ 4）的线性相关系数 b372=#2=2，回归方程的误差 !b!3=9 de)。4 线性回归方程式的分析和检验ba 相关性分析及显著性检验文献 4指出，线性相关系数 是衡量两个变量 之间线性关联程度的指标，f f值越大越接近 2，表明两 变量间线性相关越密切，本文所获得回归方程关系式（ 4）的 b372=#2=2，比较接近 2。给定显著性水平（ 风险度）# b32，按自由度 ,4b94,4b9 在相关系数检验表上查得，临界相关系数 # b3#7#，由于 g # ，说明所建立的回归方程关系式 在 77h的可信度下，强度与维氏硬度的线性相关特别 显著，说明我们所建立的回归方程关系式（ 4）具有实 际价值。bab 式（ b）与式（ ）的比较我们设定 ! 8 是 :; 所对应的抗拉强度的实测值，! 82 为关系式（ 2）的计算值，$ ! 82bf! 8,! 82fi ! 84 为关 系式（ 4）的计算值，$ ! 84bf! 8,! 84f，如表 2 所示。根据正态分布的性质，可以确定，抗拉强度的实测值落在（ ! 84,4 !，! 84c4 !）区间的概率为 70h，也就是! 844 !b2#3!= de) 的概率是 70h。从表 2 可以看出，（ 2）! 8!#34#9:;通过对我厂生产的 !# 铝合金型材进行大量取样试验，在同一试样上分别进行维氏硬度试验和抗拉 试验，取得维氏硬度与抗拉强度的对应关系数据，采用 计算机编程处理进行一元线性回归分析，以期获得对 实际生产具有简便可操作性的硬度与强度线性关系式。2试验条件与方法a试验设备山东掖县材料试验机厂生产的 :,2?& 型电子拉伸试 验机。ab试验方法维氏硬度试验方法按 5!19#9 规定进行，拉伸试 样按 5!12!=!0 要求制样，拉伸试验方法按 5!144= 规定进行。a:数据处理方法采用文献 4提供的一元线性回归方程的建立方收稿日期：42,!,0作者简介：林光磊（ 27!0,），男，福建仙游人，工程师。轻 合 金 加 工 技 术(00(，=5 )0? )0表 !抗拉强度实测值与回归方程计算值比较序号铝合金型材型号& ! !#$% ! !#$%! !( !#$% !#$%! !#$%*/5+-5-,)5+,*5*,5(,-5,-5.,.5,.5+,.5.-05-05-5(-5(-5-5.-(5)-(5+-)50-)5)-)5-)5-*50-*5*-+5(-+5,-+5/-+5/-50-5/-.5-.5-.5.05(.05*.05,.5-.5-.(5-.*5(./5,/05)()*+,-./ 0 ( ) * + , - . / (0 ( ( () (* (+ (, (- (. (/)0)()*)+),)-).)/*0*(1-0-1-0-2,001,0*1-0-2+*02(*02,001-0-2+*02,001,0*2(02+02(*030/)30/(1,0*2(2(0$0+004+0.+2+*030/)2(4+0.+30,+0(2+*030,+0(20*20*2-($0+0030/)2,001,-*30/(30/)2,0020.,)$0+00$0+00+05,/05) /5. (0)5( /05 /.5. (0.5( (0.5) (0(5) (0*5/ (5+ (+50 (05, (*5 (0(5. (-5( (+5, (050 (0/5, (,5, (,5- (.5- (0+5- (.5- (0-50 (,5+ (5+ (050 (*5 (+5/ (,5, ()050 (-5* ()-5/ (,5- ()050 ()(5+ ()*5( (*+5, ()05. (*-5, (*-50,)5(.50 /)5, /+5, /5+ (0(5+ (0)50 (0)5, (0*5+ (0+5 (0.50 (0/5) (05* (05* (5* (5- (5- ()5( (*5) (*5/ (+5. (+5. (,5* (-5) (/5 (/5/ (05, (05, ()50 (*5/ (+5* (+5* (,5/ (/5/ ()05* ()05. ()5( ()5( ()+5) ().5, (+05) (+5/(5,/5) 5,-5,/5*)5-+5(*5- (5(05( )5+5-05()5-.5,+5+ (5/)5(*5- 5- 05/ (5* 05- 5+ (5,5, 5/ 05, 5/50.5.*5,05+.50)5-05.05- 50 05)-5. (5-*5/,05.,5, (0+5* (0.5) (*5 (.5, (/5) (05( (5+ (5+ (,5- (.5, ()05) ()05) ()5/ ()(5( ()5. ()*5+ (),5 ()-5 ().5) ().5) ()/5) (*05, (*)5( (*5+ (*+5+ (*+5+ (*/50 (+5/ (+(5, (+(5, (+*5. (+/5* (,050 (,05- (,*5( (,*5( (,-5+ (-(5) (./5. (/(50/5+)5- )5,+50 (*506 /5.6 5 5/ /5(6 -5,6+5( )5, /5-6 ,5(6 (/56 +506 .5(6 (*5+6 (,5+6 (05+6 5, 05)5,6 (5/6),5(6 .506 ()506)+5+6 (+506),506),506 (5,6 (-5*6 (5+6)5)6)05-6)5-6)0506 (5/6*5+6*(5(6*+5066 为 ! !7(!。我们用来进行线性回归方程式推导的 *( 组不同型号的 ,0,) 铝合金型材的维氏硬度和抗拉强度试验数据， 其实测值与关系式（ (）的计算值绝对差值 ! !( 全部 小于 )5,. #$%，具体也可见图 所示，抗拉强度的实 测值全部落在两直线 !8(5-)-&9+5,)(*/9(! 和 !8(5-)+&9+5,)(*/:(! 之间，而用关系式（ ）计算的 ! !(! 的概率只有 0;*(8()5.（， 表 中带的是 ! !7(!），因此并不适用于 ,0,) 铝合金。#$试验验证回归方程关系式的可靠性为了考察关系式（ (）是否适用于不同热处理工艺#2*!%+#+*8)6722/+!. #!* !$-#%!)+2, 220! !%*78 7826 26!2!2+!*!-#-#, ,!2*0%22)!)+%&267#*#，7; !轻 合 金 加工 技 术+!（ # ）)*)+ 铝 合 金 型 材 5 ) 状 态 下 要 求 , #*2 $./，那么当 ,-#*2 $./ 时，由关系式（ #）同样可 得到，其所对应的 67 值落在 )!%922 区间内的概率 为 %1，也就是说，当 )*)+ 铝合金型材的 6722 时，就可确保其抗拉强度有 %1的概率满足 5) 状态下抗拉强度的指标要求，这就为生产车间利用简便的硬度测试来测算抗拉强度，及时调控生产工艺创造了 有利条件。!$ 回归方程关系式（ !）的不足文献 #指出，! 值越小，从回归方程关系式中预 测变量 , 的值就越精确。回归方程关系式（ #）的 !-)&0 $./，由铝合金型材测试 67 值，在 %1概率下扬 长避短预测的抗拉强度是介于关系式（ #） 的计算值 , : +! 范围内，也就是说有:+!- : #*2# $./ 上下限， 范围相对大了一些。图 %抗拉强度实测值在回归方程式曲线上分布情况下的 )*)+ 铝合金型材，我们对同一断面型号的铝型材分别采用风冷、风冷加雾冷、雾冷和水冷不同的淬火冷 却方式，并在时效处理后，分别在时效炉的不同部位取 样进行维氏硬度试验和抗拉试验，结果附于表 （# 略），! ,#!#!-!+)& $./ 的概率为 )*!)0-%+&1，虽然不及 %21，这与取样数量的不够多及所取试样中可能存 在的划伤、夹杂、裂纹等因素的影响有关。从这还是可以说明关系式（ #） 可以适用于不同热处理状态下的)*)+ 铝合金型材。!# 回归方程关系式的应用价值分析根据 34!52#+ 的规定，对 )*)+ 铝合金型材维氏 硬度和抗拉强度的要求是：52 状态下，672&， ,!2 $./；5) 状态下， ,#*2 $./。由关系式（ #）可得 到如下应用：（ !）当 67 -2& 时 ，其 对 应 的 , 落 在（ ,# (+!、 ,#8+!） 区间内的概率为 %1，也就是说， , 落在!)!09#*# $./ 区间内的概率是 %1。可满足 )*)+铝合金型材 52 状态下（ ,!2 $./）的要求。参 考 文 献：结束语（ !）)*)+ 铝合金型材的维氏硬度与抗拉强度具有 密切的 一 元 线 性 相 关 性 ，线 性 回 归 方 程 关 系 式 ,-#!+ !22 67822)+ #0%，线性相关系数 # -*% !&+ !&!， 回归方程的误差 !-)&0 $./。（ #）)*)+ 铝合金型材的线性回归方程适用于其不 同热处理状态下的型材。（ +）利用线性回归方程式，生产车间可通过简单 的硬度测试来预测抗拉强度，为及时调控生产工艺创造了有利条件。同时也大大减少了力学性能检测的成 本，提高了检测效率。+鸣谢：参加本试验研究工作的还有宋辉、亭湘琴、方玉香、高惠等同志，并得到卢国任高级工程师 的帮助，深表谢意。 ! 张玉庭 简明热处理工手册（ 第 # 版） $ !%&，&# # 田胜元，萧日嵘 实验设计与数据处理 $ 北京：中国建筑工业出版社，!%&，!#!(!#%常熟铝箔厂第二台 % #$& 万能冷轧机明年 $ 月投产常熟铝箔厂是我国最大的空调箔生产企业，已成为我国的空调箔生产基地，为我国空调产业的发展与空调箔的国产化作出了巨大贡献。原有 # 台可生产厚箔及单零箔的冷轧机，! 台 ! +* ? 的，! 台 ! 02* ? 的。目