不銹(xiu)鋼最(zui)常用的(de)力學性(xing)能(neng)試驗(yan)有硬度試驗(yan)、靜拉伸試驗(yan)和(he)沖擊試驗(yan)。

根據(ju)不(bu)銹鋼(gang)熱處理類型的不(bu)同，經(jing)常采用的有布(bu)氏硬(ying)(ying)度試驗、洛氏硬(ying)(ying)度試驗、維氏硬(ying)(ying)度試驗等。

1. 布氏硬(ying)度試(shi)驗(yan)

布(bu)氏硬度(du)試(shi)(shi)驗是對一定直徑的(de)硬質合金(jin)球（過去也常(chang)用鋼(gang)球）施加試(shi)(shi)驗力壓(ya)人試(shi)(shi)樣表(biao)面(mian)，經規定的(de)保持(chi)時間(jian)后，卸除試(shi)(shi)驗力，再測量試(shi)(shi)樣表(biao)面(mian)壓(ya)痕的(de)直徑。見圖9-1。

根據試驗力、壓球直徑(jing)、壓痕直徑(jing)來(lai)確定(ding)布氏硬(ying)度值

  在實際試驗(yan)時(shi)，根據(ju)試驗(yan)材(cai)料(liao)種類、試樣尺(chi)寸(cun)、硬(ying)度范圍(wei)等因素，采(cai)用(yong)不同(tong)直徑的(de)壓球(qiu)（常用(yong)球(qiu)的(de)直徑有(you)(you)10mm、5mm、2.5mm、1mm),又根據(ju)零件的(de)硬(ying)度程度，可(ke)采(cai)用(yong)不同(tong)的(de)F/D比值，可(ke)有(you)(you)30、10、5、2.5、1.因此，試驗(yan)力最小(xiao)為(wei)9.807N,最大為(wei)29420N.加載保持時(shi)間一般為(wei)10~15s,也有(you)(you)20s或更長的(de)。

 在(zai)實(shi)際試(shi)驗時，可根據壓痕(hen)(hen)直徑(jing)(jing)直接查表(biao)確定布(bu)氏硬度(du)值。表(biao)9-1給出了不同壓球直徑(jing)(jing)在(zai)相(xiang)應的載荷(he)下，依據壓痕(hen)(hen)直徑(jing)(jing)確定的布(bu)氏硬度(du)值。

 在提交布氏硬度試驗(yan)報告時，除注明硬度值外，還(huan)應標明采用(yong)的球材(cai)質、球直徑、試驗(yan)力(li)及(ji)試驗(yan)力(li)下(xia)的保(bao)持(chi)時間。

［例1]  285HBW10/3000,表示(shi)用直徑10mm的(de)硬(ying)質合金球，施加29420N(3000kgf)試驗力，保持10~15s條件下測得的(de)布氏硬(ying)度值為285。

［例2]  269HBS5/125/20,表示(shi)用直徑(jing)5mm的鋼球，施加1226N(125kgf)試驗力，保持20s條件下測得的布氏(shi)硬度值為269。

  進行布(bu)氏(shi)硬度試(shi)驗時，試(shi)樣(yang)表(biao)面(mian)應光滑、平坦，表(biao)面(mian)潔凈，表(biao)面(mian)粗糙(cao)度一(yi)般(ban)不(bu)大于(yu)R.1.6μm.試(shi)樣(yang)厚(hou)度應大于(yu)壓痕(hen)深度的8倍以上。試(shi)驗壓痕(hen)中心距(ju)試(shi)樣(yang)邊緣的距(ju)離應大于(yu)壓痕(hen)直(zhi)徑(jing)2.5倍以上，兩相(xiang)鄰壓痕(hen)之間的中心距(ju)離至少為壓痕(hen)直(zhi)徑(jing)的3倍。

 測(ce)量壓痕時，應在同(tong)一壓痕的(de)垂直方向分別(bie)測(ce)量，取兩個實測(ce)值的(de)平均值為(wei)壓痕直徑值。

 國家標準GB/T231.1《金(jin)屬布氏硬度試(shi)驗(yan)第1部分：試(shi)驗(yan)方(fang)法》中(zhong)，規定了試(shi)驗(yan)設備、試(shi)樣要求、試(shi)驗(yan)方(fang)法及一些注意(yi)事項(xiang)。

 在熱處理生(sheng)產現場，對于大型工件無法用(yong)布氏硬(ying)(ying)度(du)機(ji)試驗時，可采用(yong)便攜式或錘擊式布氏硬(ying)(ying)度(du)計。這類簡易布氏硬(ying)(ying)度(du)計的測(ce)量誤差(cha)較(jiao)大。

 布氏硬(ying)度(du)試驗適用于(yu)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼固溶化(hua)、雙相(xiang)不(bu)銹鋼固溶化(hua)、馬氏體(ti)不(bu)銹鋼退火(huo)和調質(zhi)以及沉淀(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)銹鋼固溶、時效處理后的硬(ying)度(du)檢(jian)測。

2. 洛氏硬(ying)度試驗

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(du)＝N-h4/S

式中：N為(wei)給定標(biao)尺(chi)(chi)的(de)硬度數(shu)常數(shu)；S為(wei)給定標(biao)尺(chi)(chi)的(de)單位(wei)（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。

 洛氏硬(ying)度的實測值均可(ke)在(zai)洛氏硬(ying)度計表盤或顯示屏(ping)中顯示。依據不銹(xiu)鋼的種類及(ji)熱(re)處(chu)理方式(shi)的不同，常用的有HRA、HRB、HRC、HRN等。

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

［例4]  60HRB,表示用(yong)洛氏硬(ying)度(du)B標尺，測得的洛氏硬(ying)度(du)為60.

 進行洛氏硬度(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)時，試(shi)(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)應(ying)(ying)(ying)光滑平(ping)坦，表(biao)(biao)面(mian)潔(jie)凈，試(shi)(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)粗糙度(du)(du)不大(da)于(yu)(yu)0.8μm.對于(yu)(yu)用金剛(gang)石圓(yuan)錐壓(ya)頭進行的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)，試(shi)(shi)樣或(huo)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)層的(de)(de)厚度(du)(du)應(ying)(ying)(ying)不小于(yu)(yu)殘(can)余(yu)壓(ya)痕(hen)(hen)深(shen)度(du)(du)的(de)(de)10倍(bei)；對于(yu)(yu)用球壓(ya)頭進行的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)，試(shi)(shi)樣或(huo)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)層的(de)(de)厚度(du)(du)不小于(yu)(yu)殘(can)余(yu)壓(ya)痕(hen)(hen)深(shen)度(du)(du)的(de)(de)15倍(bei)。兩(liang)次壓(ya)痕(hen)(hen)的(de)(de)間距(ju)應(ying)(ying)(ying)大(da)于(yu)(yu)3倍(bei)壓(ya)痕(hen)(hen)直(zhi)徑，壓(ya)痕(hen)(hen)距(ju)試(shi)(shi)樣邊(bian)緣應(ying)(ying)(ying)大(da)于(yu)(yu)2.5倍(bei)壓(ya)痕(hen)(hen)直(zhi)徑。

 國家標準GB/T 230.1《金屬洛氏硬度試(shi)驗(yan)第1部分：試(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法》中(zhong)，規定(ding)了(le)試(shi)驗(yan)設備(bei)、試(shi)樣要(yao)求、試(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法及一些注意事項。

3. 維氏硬度試驗(yan)

 維氏(shi)硬(ying)度試(shi)(shi)(shi)(shi)驗是將頂(ding)部兩(liang)相(xiang)對面(mian)(mian)具有(you)規定(ding)(ding)角(jiao)度的正四(si)棱錐體金剛石壓頭用試(shi)(shi)(shi)(shi)驗力壓入(ru)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣表面(mian)(mian)，保持規定(ding)(ding)的時(shi)間后(hou)，卸除試(shi)(shi)(shi)(shi)驗力，測量試(shi)(shi)(shi)(shi)樣表面(mian)(mian)壓痕的對角(jiao)線長度來(lai)評定(ding)(ding)硬(ying)度的試(shi)(shi)(shi)(shi)驗方法(fa)。維氏(shi)硬(ying)度試(shi)(shi)(shi)(shi)驗原理見圖9-3.

 維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得的(de)商，壓痕被視為具(ju)有正方形(xing)基面并與壓頭(tou)角度相同的(de)理想形(xing)狀。

 維氏硬度HV~0.1891F/d²

 式中(zhong)：F為(wei)試驗力(li)（N);d為(wei)壓痕兩(liang)個對角線長度(du)的算術平均值（mm).

 在實際試(shi)驗(yan)(yan)中，根(gen)據(ju)試(shi)驗(yan)(yan)力的(de)(de)不同(tong)和壓(ya)痕的(de)(de)深淺，即壓(ya)痕兩(liang)對角線算術平均值的(de)(de)不同(tong)，查表來確(que)定試(shi)驗(yan)(yan)件的(de)(de)維氏硬度值。提交報告(gao)時，應將(jiang)所(suo)采(cai)用的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)力標志在硬度符號(hao)的(de)(de)左(zuo)下角處。

 例：用試驗力49.03N所測的(de)硬度值為700時，標示為700HV5（49.03N≈5kgf).

我國標準GB/T 4340.1《金屬維(wei)氏硬度(du)試驗(yan)(yan)第(di)1部分：試驗(yan)(yan)方法(fa)》中，對試驗(yan)(yan)設備、試樣、試驗(yan)(yan)方法(fa)等(deng)都有明確(que)的(de)規定(ding)。維(wei)氏硬度(du)主要用來檢測(ce)淬火鋼和(he)表面(mian)硬化處理件的(de)硬度(du)值(zhi)。

表(biao)9-3是試驗力為(wei)98N測得的(de)壓痕對角(jiao)線長度對應(ying)的(de)維(wei)氏(shi)硬度值，不同試驗力，應(ying)查對應(ying)試驗力的(de)表(biao)。

 實測壓痕對(dui)角(jiao)線超出表9-3的(de)范圍時，硬度(du)值的(de)評定(ding)方法如下。

  1. 將(jiang)實測壓痕(hen)對角(jiao)線長度值的小數點移動一位，變成表中含(han)有的數值。

  2. 按改變后的對角線數值查表9-3中標示的硬度(du)值。

  3. 將查得(de)的(de)(de)硬度(du)值的(de)(de)小數點向(xiang)對(dui)角線小數點移(yi)動方向(xiang)相同方向(xiang)移(yi)兩位，所得(de)值即為實測(ce)壓(ya)痕(hen)的(de)(de)硬度(du)值。

 例(li)如，壓痕對角(jiao)線實測值為2.01mm,求(qiu)其硬度值。

  1. 將對角線(xian)長度(du)實測(ce)值2.01mm的小數點向(xiang)左移(yi)動一位，變成0.201mm.

  2. 查表9-3,對(dui)角線長(chang)度0.201mm的硬(ying)度值為(wei)459HV.

  3. 將459HV的(de)小數(shu)點向左移動兩位，為4.59HV.

  4. 4.59HV即壓痕(hen)對(dui)角線為(wei)2.01mm時所對(dui)應(ying)的硬度值。

  對(dui)不(bu)銹鋼及(ji)其他金(jin)屬在不(bu)同熱處(chu)理(li)條件、狀態下的硬度(du)檢(jian)測方法中，除上(shang)面(mian)提到(dao)的布氏(shi)(shi)硬度(du)試驗法，洛氏(shi)(shi)硬度(du)試驗法、維(wei)氏(shi)(shi)硬度(du)試驗法外(wai)，還(huan)有肖(xiao)氏(shi)(shi)硬度(du)試驗法（HS)、里氏(shi)(shi)硬度(du)試驗法（HL)、顯微硬度(du)試驗法等。

 肖氏(shi)硬(ying)度(du)與(yu)洛氏(shi)硬(ying)度(du)的換(huan)算(suan)見附(fu)(fu)表(biao)(biao)三，里氏(shi)硬(ying)度(du)換(huan)算(suan)見附(fu)(fu)表(biao)(biao)四(si)。硬(ying)度(du)換(huan)算(suan)值來源于不同資(zi)料，各表(biao)(biao)硬(ying)度(du)值之間可能(neng)略有差別，僅供參考。材料硬(ying)度(du)與(yu)抗(kang)拉強度(du)有一定(ding)的關系，見附(fu)(fu)表(biao)(biao)五和附(fu)(fu)表(biao)(biao)六(liu)。