不銹鋼最常用的力學性能(neng)試(shi)驗有(you)硬(ying)度試(shi)驗、靜拉(la)伸試(shi)驗和沖擊試(shi)驗。

根(gen)據不銹鋼(gang)熱(re)處理(li)類型的不同，經常采用的有(you)布氏(shi)硬度(du)試(shi)驗、洛(luo)氏(shi)硬度(du)試(shi)驗、維氏(shi)硬度(du)試(shi)驗等。

1. 布氏(shi)硬度試驗

布氏硬(ying)度試(shi)驗是對一定(ding)直徑(jing)的硬(ying)質合(he)金(jin)球（過(guo)去也常用(yong)鋼球）施(shi)加試(shi)驗力壓人(ren)試(shi)樣(yang)表面(mian)，經規定(ding)的保持時間后，卸除試(shi)驗力，再(zai)測量試(shi)樣(yang)表面(mian)壓痕的直徑(jing)。見圖9-1。

根(gen)據(ju)試(shi)驗力、壓球(qiu)直徑、壓痕直徑來確定布氏硬度值

  在實際試(shi)(shi)驗時，根據試(shi)(shi)驗材料種類、試(shi)(shi)樣(yang)尺寸、硬度(du)范圍等(deng)因素(su)，采用不同直徑的(de)(de)(de)壓球（常用球的(de)(de)(de)直徑有10mm、5mm、2.5mm、1mm),又根據零件的(de)(de)(de)硬度(du)程度(du)，可采用不同的(de)(de)(de)F/D比值，可有30、10、5、2.5、1.因此，試(shi)(shi)驗力最小為9.807N,最大為29420N.加載保(bao)持時間一般為10~15s,也(ye)有20s或更長的(de)(de)(de)。

 在實際試驗時，可(ke)根據(ju)壓(ya)痕直(zhi)徑(jing)直(zhi)接(jie)查表確定布氏(shi)硬度值。表9-1給出了不同壓(ya)球(qiu)直(zhi)徑(jing)在相應的載荷(he)下，依據(ju)壓(ya)痕直(zhi)徑(jing)確定的布氏(shi)硬度值。

 在(zai)提(ti)交(jiao)布氏硬(ying)度試(shi)驗(yan)報告時，除注(zhu)明硬(ying)度值(zhi)外，還應標明采用的球(qiu)(qiu)材質、球(qiu)(qiu)直徑、試(shi)驗(yan)力及試(shi)驗(yan)力下的保持時間。

［例1]  285HBW10/3000,表示用直徑10mm的硬質合金球，施加29420N(3000kgf)試驗力，保持10~15s條件下測得的布氏硬度(du)值為(wei)285。

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

  進行布氏硬度(du)試驗時，試樣(yang)表面(mian)應光滑、平坦，表面(mian)潔凈，表面(mian)粗糙度(du)一般(ban)不大(da)于(yu)R.1.6μm.試樣(yang)厚度(du)應大(da)于(yu)壓(ya)痕深度(du)的(de)8倍以(yi)上(shang)。試驗壓(ya)痕中心距試樣(yang)邊緣的(de)距離應大(da)于(yu)壓(ya)痕直徑2.5倍以(yi)上(shang)，兩相(xiang)鄰壓(ya)痕之間的(de)中心距離至少為壓(ya)痕直徑的(de)3倍。

 測量(liang)(liang)壓(ya)痕(hen)(hen)時，應(ying)在同一壓(ya)痕(hen)(hen)的垂(chui)直(zhi)方向分別(bie)測量(liang)(liang)，取兩個(ge)實測值的平(ping)均值為壓(ya)痕(hen)(hen)直(zhi)徑值。

 國(guo)家標準GB/T231.1《金(jin)屬布氏硬(ying)度(du)試驗第1部分：試驗方法》中(zhong)，規定了試驗設(she)備、試樣要求、試驗方法及一些注(zhu)意事項。

 在熱處理生產現場(chang)，對于大型工(gong)件無法用布(bu)氏(shi)硬(ying)度機(ji)試驗(yan)時，可采用便攜式或錘擊式布(bu)氏(shi)硬(ying)度計。這類簡(jian)易布(bu)氏(shi)硬(ying)度計的(de)測量(liang)誤差較大。

 布氏硬(ying)(ying)度試驗適用(yong)于(yu)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼固溶(rong)(rong)化(hua)、雙相不(bu)銹(xiu)鋼固溶(rong)(rong)化(hua)、馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼退火和(he)調質(zhi)以及沉淀硬(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼固溶(rong)(rong)、時效處(chu)理后(hou)的(de)硬(ying)(ying)度檢測。

2. 洛氏硬度試驗

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為給定標(biao)(biao)尺的硬度數(shu)常(chang)數(shu)；S為給定標(biao)(biao)尺的單(dan)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。

 洛氏硬度(du)的(de)實測值均可在洛氏硬度(du)計表盤或顯示屏中(zhong)顯示。依(yi)據不銹(xiu)鋼的(de)種(zhong)類及熱處理方(fang)式的(de)不同，常用的(de)有HRA、HRB、HRC、HRN等。

［例3]  60HRC,表示用洛氏硬度C標尺測得(de)的洛氏硬度為60.

［例4]  60HRB,表(biao)示用洛(luo)氏(shi)硬度(du)B標尺(chi)，測得的洛(luo)氏(shi)硬度(du)為60.

 進(jin)行洛氏硬度(du)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)時(shi)，試(shi)樣(yang)(yang)表面應(ying)光(guang)滑平坦，表面潔凈，試(shi)樣(yang)(yang)表面粗糙度(du)不大于0.8μm.對于用(yong)金剛石圓(yuan)錐壓(ya)(ya)(ya)頭進(jin)行的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)，試(shi)樣(yang)(yang)或(huo)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)厚度(du)應(ying)不小于殘(can)余(yu)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)深(shen)度(du)的(de)(de)(de)10倍(bei)；對于用(yong)球壓(ya)(ya)(ya)頭進(jin)行的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)，試(shi)樣(yang)(yang)或(huo)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)厚度(du)不小于殘(can)余(yu)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)深(shen)度(du)的(de)(de)(de)15倍(bei)。兩次壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)的(de)(de)(de)間距(ju)應(ying)大于3倍(bei)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)直(zhi)徑(jing)，壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)距(ju)試(shi)樣(yang)(yang)邊緣應(ying)大于2.5倍(bei)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)直(zhi)徑(jing)。

 國家標準GB/T 230.1《金(jin)屬洛(luo)氏硬(ying)度試驗第1部分：試驗方法》中(zhong)，規定了(le)試驗設備、試樣要求、試驗方法及一些注意事項。

3. 維氏硬度試驗(yan)

 維(wei)氏硬度(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)是(shi)將(jiang)頂部兩相對(dui)面具(ju)有規定(ding)角(jiao)度(du)(du)的(de)正四棱(leng)錐體金剛石壓頭(tou)用試(shi)(shi)驗(yan)力(li)壓入試(shi)(shi)樣表面，保(bao)持(chi)規定(ding)的(de)時間后，卸(xie)除(chu)試(shi)(shi)驗(yan)力(li)，測量試(shi)(shi)樣表面壓痕的(de)對(dui)角(jiao)線長(chang)度(du)(du)來評定(ding)硬度(du)(du)的(de)試(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)。維(wei)氏硬度(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)原理見(jian)圖(tu)9-3.

 維氏硬(ying)度值是試驗力除(chu)以(yi)壓痕(hen)表面積所得的(de)(de)商，壓痕(hen)被視(shi)為具有正方形基面并與(yu)壓頭角度相同的(de)(de)理想形狀(zhuang)。

 維氏硬度HV~0.1891F/d²

 式中：F為試驗(yan)力(li)（N);d為壓痕兩個對角(jiao)線(xian)長度的算術(shu)平均值(zhi)（mm).

 在(zai)實際試驗(yan)中，根據試驗(yan)力(li)的(de)不同和壓(ya)(ya)痕的(de)深(shen)淺，即壓(ya)(ya)痕兩(liang)對角線算術平(ping)均值(zhi)的(de)不同，查表來確定試驗(yan)件的(de)維氏硬度值(zhi)。提交報告時，應(ying)將所采用(yong)的(de)試驗(yan)力(li)標志(zhi)在(zai)硬度符號的(de)左(zuo)下角處。

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

我國標準GB/T 4340.1《金(jin)屬維氏(shi)硬(ying)(ying)度試驗(yan)第1部分：試驗(yan)方(fang)法(fa)》中，對試驗(yan)設備、試樣、試驗(yan)方(fang)法(fa)等都(dou)有(you)明確的(de)規定。維氏(shi)硬(ying)(ying)度主要(yao)用來檢測(ce)淬火鋼和表面硬(ying)(ying)化(hua)處(chu)理(li)件(jian)的(de)硬(ying)(ying)度值(zhi)。

表9-3是(shi)試驗力(li)為98N測得的壓痕對角線長度(du)對應(ying)的維氏硬度(du)值，不同試驗力(li)，應(ying)查(cha)對應(ying)試驗力(li)的表。

 實測壓痕(hen)對(dui)角線超出(chu)表9-3的范(fan)圍時(shi)，硬(ying)度值的評定方法如下。

  1. 將實測壓痕對角(jiao)線長度(du)值的小數(shu)點移動一位(wei)，變(bian)成表中含(han)有(you)的數(shu)值。

  2. 按改(gai)變后的對角線數值(zhi)查表9-3中標示的硬度值(zhi)。

  3. 將查得的(de)硬度值的(de)小(xiao)(xiao)數點(dian)向(xiang)對角(jiao)線小(xiao)(xiao)數點(dian)移動方向(xiang)相同方向(xiang)移兩位，所得值即為實測壓痕的(de)硬度值。

 例如，壓痕對角線實測值(zhi)為2.01mm,求其硬度(du)值(zhi)。

  1. 將對角(jiao)線長度實測值2.01mm的小數點向左(zuo)移動一(yi)位，變(bian)成0.201mm.

  2. 查表9-3,對(dui)角(jiao)線長度0.201mm的(de)硬度值為459HV.

  3. 將459HV的小(xiao)數點向左移動兩位，為4.59HV.

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

  對不銹鋼及(ji)其他金屬(shu)在不同(tong)熱處(chu)理條件、狀(zhuang)態下(xia)的(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)檢(jian)測方法中，除上面提到的(de)(de)布氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)試驗(yan)法，洛氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)試驗(yan)法、維氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)試驗(yan)法外，還有肖氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)試驗(yan)法（HS)、里(li)氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)試驗(yan)法（HL)、顯微硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)試驗(yan)法等。

 肖氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)與(yu)洛氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)的(de)換(huan)算(suan)見附(fu)表(biao)三，里氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)換(huan)算(suan)見附(fu)表(biao)四。硬(ying)度(du)換(huan)算(suan)值來源于不同資料(liao)，各表(biao)硬(ying)度(du)值之間可能略有差別，僅(jin)供參考。材料(liao)硬(ying)度(du)與(yu)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)有一定的(de)關系，見附(fu)表(biao)五和附(fu)表(biao)六。