不銹鋼最常用的力學性能(neng)試驗(yan)有硬(ying)度試驗(yan)、靜拉伸試驗(yan)和沖擊(ji)試驗(yan)。

根據不銹鋼熱處理類型的不同(tong)，經常采用的有布氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試驗、洛氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試驗、維氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試驗等。

1. 布氏硬度試驗

布氏硬度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)是對一定直(zhi)徑的硬質合金(jin)球(qiu)(qiu)（過去也常用鋼球(qiu)(qiu)）施加試(shi)(shi)驗(yan)(yan)力壓人(ren)試(shi)(shi)樣(yang)表面(mian)，經規定的保持時(shi)間(jian)后，卸除試(shi)(shi)驗(yan)(yan)力，再測量(liang)試(shi)(shi)樣(yang)表面(mian)壓痕(hen)的直(zhi)徑。見圖(tu)9-1。

根據試驗力、壓(ya)球直徑(jing)、壓(ya)痕(hen)直徑(jing)來確定布(bu)氏硬度(du)值(zhi)

  在實(shi)際試驗(yan)時，根據試驗(yan)材料種(zhong)類、試樣尺寸、硬度范(fan)圍(wei)等因(yin)素，采用(yong)(yong)不(bu)同直徑(jing)的(de)壓球（常用(yong)(yong)球的(de)直徑(jing)有10mm、5mm、2.5mm、1mm),又根據零件(jian)的(de)硬度程度，可(ke)采用(yong)(yong)不(bu)同的(de)F/D比值，可(ke)有30、10、5、2.5、1.因(yin)此，試驗(yan)力最小(xiao)為(wei)9.807N,最大為(wei)29420N.加載保持時間(jian)一般(ban)為(wei)10~15s,也有20s或更(geng)長(chang)的(de)。

 在實際試驗時，可根據壓痕直(zhi)徑(jing)(jing)直(zhi)接查(cha)表確(que)(que)定布氏硬度值(zhi)。表9-1給出了(le)不同壓球直(zhi)徑(jing)(jing)在相(xiang)應的(de)載荷下(xia)，依據壓痕直(zhi)徑(jing)(jing)確(que)(que)定的(de)布氏硬度值(zhi)。

 在提交布氏(shi)硬度試(shi)驗報(bao)告時，除注明硬度值外，還應(ying)標(biao)明采用的球(qiu)材質、球(qiu)直徑、試(shi)驗力及試(shi)驗力下的保持時間。

［例1]  285HBW10/3000,表示用直(zhi)徑10mm的(de)硬質(zhi)合金球，施加29420N(3000kgf)試驗(yan)力，保持10~15s條件(jian)下(xia)測得的(de)布氏(shi)硬度值(zhi)為285。

［例2]  269HBS5/125/20,表示(shi)用直(zhi)徑5mm的(de)鋼球，施(shi)加1226N(125kgf)試驗力，保持20s條件下測得的(de)布(bu)氏硬度(du)值(zhi)為269。

  進行布氏(shi)硬度(du)試(shi)驗時，試(shi)樣(yang)表(biao)(biao)面應光滑、平(ping)坦，表(biao)(biao)面潔凈，表(biao)(biao)面粗糙(cao)度(du)一般不大于R.1.6μm.試(shi)樣(yang)厚度(du)應大于壓痕深度(du)的8倍(bei)以上(shang)。試(shi)驗壓痕中(zhong)心(xin)距(ju)試(shi)樣(yang)邊緣(yuan)的距(ju)離應大于壓痕直徑2.5倍(bei)以上(shang)，兩相鄰(lin)壓痕之間的中(zhong)心(xin)距(ju)離至少為(wei)壓痕直徑的3倍(bei)。

 測(ce)量壓(ya)(ya)痕(hen)時(shi)，應在(zai)同一壓(ya)(ya)痕(hen)的(de)垂直(zhi)方向分別測(ce)量，取兩個實(shi)測(ce)值的(de)平(ping)均值為壓(ya)(ya)痕(hen)直(zhi)徑(jing)值。

 國家(jia)標準(zhun)GB/T231.1《金屬布氏硬度試(shi)驗(yan)第1部(bu)分：試(shi)驗(yan)方(fang)法》中，規定了試(shi)驗(yan)設備(bei)、試(shi)樣要(yao)求、試(shi)驗(yan)方(fang)法及一些注意事項(xiang)。

 在熱處理生產現(xian)場，對于大(da)型(xing)工件無法用(yong)布氏硬度(du)機試驗(yan)時，可采用(yong)便攜式(shi)(shi)或錘擊(ji)式(shi)(shi)布氏硬度(du)計。這類簡(jian)易布氏硬度(du)計的測量(liang)誤差較大(da)。

 布(bu)氏(shi)硬(ying)(ying)度試驗適用于(yu)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)固(gu)溶化(hua)、雙相不銹鋼(gang)固(gu)溶化(hua)、馬氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)退火和調質以及沉淀硬(ying)(ying)化(hua)不銹鋼(gang)固(gu)溶、時效處理后的硬(ying)(ying)度檢(jian)測。

2. 洛氏硬度試驗(yan)

洛氏硬度試驗是將壓頭先用一個初始試驗力F₀壓入試樣表面，壓入深度為h₁，見圖9-2,再將主試驗力F₁，繼續壓入試樣，增加壓入深度為h₂,經規定的保持時間后，卸去主試驗力F₁,此時，壓頭將回升一段距離h₃,測量此時的殘余壓入深度h₄,根據殘余壓入深度h4和常數N及S計算洛氏硬度

洛氏硬度＝N-h4/S

式中(zhong)：N為給定標尺的硬度數常數；S為給定標尺的單位（mm).

洛氏硬度壓頭、初始試驗力F₀、主試驗力F₁、計算常數N和S都依據洛氏硬度標尺的不同而不同。見表9-2。

 洛(luo)氏硬度的(de)實測(ce)值(zhi)均(jun)可在洛(luo)氏硬度計(ji)表盤(pan)或顯(xian)示屏中顯(xian)示。依據(ju)不銹鋼的(de)種類及熱(re)處理方式的(de)不同，常用的(de)有HRA、HRB、HRC、HRN等(deng)。

［例3]  60HRC,表示用(yong)洛氏硬度C標尺測得的洛氏硬度為60.

［例4]  60HRB,表示用洛(luo)(luo)氏(shi)(shi)硬度B標尺，測得的洛(luo)(luo)氏(shi)(shi)硬度為(wei)60.

 進行(xing)洛(luo)氏硬度(du)試驗時，試樣(yang)表面(mian)應(ying)光(guang)滑平坦(tan)，表面(mian)潔凈，試樣(yang)表面(mian)粗糙度(du)不大(da)于(yu)(yu)0.8μm.對(dui)于(yu)(yu)用金(jin)剛石圓錐壓(ya)頭進行(xing)的(de)試驗，試樣(yang)或試驗層的(de)厚(hou)度(du)應(ying)不小(xiao)于(yu)(yu)殘(can)余壓(ya)痕(hen)深(shen)度(du)的(de)10倍(bei)；對(dui)于(yu)(yu)用球壓(ya)頭進行(xing)的(de)試驗，試樣(yang)或試驗層的(de)厚(hou)度(du)不小(xiao)于(yu)(yu)殘(can)余壓(ya)痕(hen)深(shen)度(du)的(de)15倍(bei)。兩次壓(ya)痕(hen)的(de)間距應(ying)大(da)于(yu)(yu)3倍(bei)壓(ya)痕(hen)直徑(jing)，壓(ya)痕(hen)距試樣(yang)邊緣應(ying)大(da)于(yu)(yu)2.5倍(bei)壓(ya)痕(hen)直徑(jing)。

 國家(jia)標準GB/T 230.1《金屬洛氏硬(ying)度(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)第1部分：試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)》中，規定(ding)了(le)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)設備、試(shi)(shi)樣要求、試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)及一些注意事(shi)項(xiang)。

3. 維氏硬度試(shi)驗

 維氏(shi)硬度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)是將頂部兩相對面具有規定角(jiao)度的(de)正四棱錐體金剛石壓頭用(yong)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)力(li)壓入試(shi)(shi)樣(yang)表面，保(bao)持(chi)規定的(de)時間后，卸除(chu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)力(li)，測量試(shi)(shi)樣(yang)表面壓痕的(de)對角(jiao)線長(chang)度來評定硬度的(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法。維氏(shi)硬度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)原理見(jian)圖9-3.

 維氏硬度值是試驗(yan)力(li)除以壓痕(hen)(hen)表(biao)面積所得的(de)商(shang)，壓痕(hen)(hen)被視為具有正方形基面并與(yu)壓頭角度相(xiang)同的(de)理(li)想形狀。

 維氏硬度HV~0.1891F/d²

 式中：F為(wei)試驗力（N);d為(wei)壓(ya)痕兩個對角(jiao)線長(chang)度的(de)算術平均值（mm).

 在實際試驗(yan)中，根據(ju)試驗(yan)力(li)(li)的(de)(de)不同和壓(ya)痕(hen)的(de)(de)深淺(qian)，即壓(ya)痕(hen)兩對角線(xian)算術平均值的(de)(de)不同，查表(biao)來(lai)確(que)定試驗(yan)件的(de)(de)維氏硬(ying)度值。提交報告時，應將所采(cai)用的(de)(de)試驗(yan)力(li)(li)標志在硬(ying)度符號的(de)(de)左(zuo)下角處。

 例(li)：用試驗力49.03N所(suo)測的硬度(du)值為700時，標示(shi)為700HV5（49.03N≈5kgf).

我國(guo)標準GB/T 4340.1《金(jin)屬維氏(shi)硬(ying)度試(shi)驗(yan)第1部分：試(shi)驗(yan)方法》中(zhong)，對(dui)試(shi)驗(yan)設備、試(shi)樣、試(shi)驗(yan)方法等都(dou)有明(ming)確(que)的(de)規定。維氏(shi)硬(ying)度主(zhu)要用來檢(jian)測淬火鋼和表(biao)面硬(ying)化處理件(jian)的(de)硬(ying)度值(zhi)。

表9-3是(shi)試驗力為(wei)98N測得的壓痕對角線(xian)長度對應(ying)的維氏(shi)硬度值(zhi)，不(bu)同試驗力，應(ying)查(cha)對應(ying)試驗力的表。

 實測壓痕(hen)對角線超出表9-3的范(fan)圍時(shi)，硬度值(zhi)的評(ping)定方法如下。

  1. 將(jiang)實(shi)測壓痕對角線(xian)長度值的(de)小(xiao)數點移動一(yi)位，變成表中(zhong)含有(you)的(de)數值。

  2. 按(an)改變后的(de)對(dui)角(jiao)線數(shu)值查表9-3中(zhong)標示的(de)硬度值。

  3. 將查(cha)得(de)的(de)(de)(de)硬度值的(de)(de)(de)小數點(dian)向對角線(xian)小數點(dian)移(yi)(yi)動方(fang)向相同方(fang)向移(yi)(yi)兩位，所(suo)得(de)值即為實測(ce)壓痕(hen)的(de)(de)(de)硬度值。

 例如，壓痕對角(jiao)線(xian)實測值為(wei)2.01mm,求(qiu)其硬度值。

  1. 將(jiang)對角線長度實測值(zhi)2.01mm的(de)小數(shu)點向左(zuo)移動一(yi)位(wei)，變成0.201mm.

  2. 查表9-3,對(dui)角線長度0.201mm的硬度值為459HV.

  3. 將459HV的小數(shu)點向左(zuo)移動(dong)兩位，為4.59HV.

  4. 4.59HV即壓痕(hen)對角線為2.01mm時所(suo)對應的硬度值。

  對(dui)不銹(xiu)鋼及其他金(jin)屬在不同(tong)熱(re)處(chu)理條件、狀態下的硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)檢(jian)測方法(fa)(fa)中，除上(shang)面提到的布氏硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)驗(yan)法(fa)(fa)，洛(luo)氏硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)驗(yan)法(fa)(fa)、維氏硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)驗(yan)法(fa)(fa)外(wai)，還有肖(xiao)氏硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)驗(yan)法(fa)(fa)（HS)、里氏硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)驗(yan)法(fa)(fa)（HL)、顯微(wei)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)(du)試(shi)驗(yan)法(fa)(fa)等(deng)。

 肖(xiao)氏(shi)硬(ying)度(du)與(yu)洛氏(shi)硬(ying)度(du)的換算(suan)見附表(biao)(biao)三，里氏(shi)硬(ying)度(du)換算(suan)見附表(biao)(biao)四。硬(ying)度(du)換算(suan)值來(lai)源于(yu)不同資料，各(ge)表(biao)(biao)硬(ying)度(du)值之間可能略有差別，僅供參考。材料硬(ying)度(du)與(yu)抗拉強度(du)有一定的關系，見附表(biao)(biao)五和附表(biao)(biao)六(liu)。