不銹鋼最常用的力學性能試(shi)驗有硬度試(shi)驗、靜拉伸試(shi)驗和沖擊試(shi)驗。

根據不銹鋼熱處(chu)理類型(xing)的(de)不同(tong)，經常采用的(de)有(you)布(bu)氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)試驗、洛(luo)氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)試驗、維氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)試驗等。

1. 布氏硬度試驗

布氏硬度(du)試驗(yan)是(shi)對一定直徑的硬質(zhi)合金球（過去(qu)也常用鋼球）施加試驗(yan)力(li)壓人試樣表面(mian)，經規定的保持時間后，卸除試驗(yan)力(li)，再測量試樣表面(mian)壓痕的直徑。見圖9-1。

根據(ju)試驗力、壓(ya)球(qiu)直(zhi)徑、壓(ya)痕直(zhi)徑來確定布(bu)氏硬度值

  在實際試(shi)驗(yan)時(shi)，根據(ju)(ju)試(shi)驗(yan)材(cai)料種類、試(shi)樣尺寸(cun)、硬(ying)度(du)范(fan)圍等因(yin)素(su)，采用(yong)不(bu)同直徑的(de)壓(ya)球（常用(yong)球的(de)直徑有10mm、5mm、2.5mm、1mm),又根據(ju)(ju)零件的(de)硬(ying)度(du)程度(du)，可采用(yong)不(bu)同的(de)F/D比值(zhi)，可有30、10、5、2.5、1.因(yin)此，試(shi)驗(yan)力最小為(wei)9.807N,最大為(wei)29420N.加載保持時(shi)間一般為(wei)10~15s,也有20s或更長(chang)的(de)。

 在實(shi)際試(shi)驗時，可根據壓痕直(zhi)徑(jing)直(zhi)接查(cha)表確(que)(que)定(ding)布氏硬(ying)度值(zhi)。表9-1給出(chu)了不同壓球直(zhi)徑(jing)在相應的載荷下，依據壓痕直(zhi)徑(jing)確(que)(que)定(ding)的布氏硬(ying)度值(zhi)。

 在提交(jiao)布(bu)氏硬度試(shi)驗(yan)報(bao)告時(shi)，除注明硬度值(zhi)外，還應標明采用的(de)球(qiu)材(cai)質、球(qiu)直徑、試(shi)驗(yan)力(li)及試(shi)驗(yan)力(li)下的(de)保持時(shi)間。

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

［例2]  269HBS5/125/20,表示用直徑(jing)5mm的(de)鋼(gang)球，施加1226N(125kgf)試(shi)驗力，保持20s條件下測得的(de)布氏硬度值為(wei)269。

  進行布(bu)氏硬(ying)度(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時，試(shi)(shi)(shi)樣表面應光滑、平(ping)坦，表面潔凈，表面粗糙度(du)一(yi)般不大(da)于(yu)(yu)R.1.6μm.試(shi)(shi)(shi)樣厚度(du)應大(da)于(yu)(yu)壓痕(hen)深度(du)的(de)8倍以上。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)壓痕(hen)中心距試(shi)(shi)(shi)樣邊緣的(de)距離應大(da)于(yu)(yu)壓痕(hen)直徑(jing)(jing)2.5倍以上，兩相鄰壓痕(hen)之(zhi)間(jian)的(de)中心距離至(zhi)少為壓痕(hen)直徑(jing)(jing)的(de)3倍。

 測量(liang)壓痕時，應在同一壓痕的(de)垂直方向(xiang)分別測量(liang)，取兩個(ge)實測值(zhi)的(de)平均值(zhi)為壓痕直徑值(zhi)。

 國家(jia)標(biao)準GB/T231.1《金屬布氏硬(ying)度(du)試驗第(di)1部分：試驗方法》中，規定了試驗設備、試樣要求、試驗方法及(ji)一些注意事項。

 在熱處理生產現(xian)場，對于大型工件(jian)無法用布氏(shi)硬度機試(shi)驗時(shi)，可采(cai)用便攜式(shi)或錘擊式(shi)布氏(shi)硬度計。這類(lei)簡易布氏(shi)硬度計的測量誤差較大。

 布氏硬(ying)(ying)度試驗適用于(yu)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)固溶(rong)(rong)化、雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)固溶(rong)(rong)化、馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)退火(huo)和調質以(yi)及(ji)沉淀硬(ying)(ying)化不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)固溶(rong)(rong)、時效處理(li)后的硬(ying)(ying)度檢測。

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(luo)氏硬度＝N-h4/S

式中：N為給定(ding)(ding)標(biao)尺的(de)硬度數常(chang)數；S為給定(ding)(ding)標(biao)尺的(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(luo)氏硬度(du)的實測值均可在(zai)洛(luo)氏硬度(du)計(ji)表(biao)盤(pan)或顯示屏中顯示。依據不銹鋼的種(zhong)類及熱處理(li)方式的不同(tong)，常用的有(you)HRA、HRB、HRC、HRN等。

［例3]  60HRC,表示用洛氏硬(ying)度C標尺測(ce)得的(de)洛氏硬(ying)度為60.

［例4]  60HRB,表(biao)示用(yong)洛氏(shi)(shi)硬度B標(biao)尺(chi)，測(ce)得的洛氏(shi)(shi)硬度為60.

 進(jin)(jin)行(xing)洛氏硬度(du)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)時，試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)表(biao)面應(ying)(ying)光滑平坦(tan)，表(biao)面潔凈，試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)表(biao)面粗糙度(du)不大(da)于(yu)(yu)0.8μm.對于(yu)(yu)用金剛石(shi)圓錐(zhui)壓(ya)(ya)(ya)頭進(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)或(huo)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)層的(de)(de)厚度(du)應(ying)(ying)不小于(yu)(yu)殘余(yu)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)(hen)深度(du)的(de)(de)10倍；對于(yu)(yu)用球壓(ya)(ya)(ya)頭進(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)或(huo)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)層的(de)(de)厚度(du)不小于(yu)(yu)殘余(yu)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)(hen)深度(du)的(de)(de)15倍。兩次(ci)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)(hen)的(de)(de)間距應(ying)(ying)大(da)于(yu)(yu)3倍壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)(hen)直徑(jing)，壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)(hen)距試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)邊(bian)緣應(ying)(ying)大(da)于(yu)(yu)2.5倍壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)(hen)直徑(jing)。

 國(guo)家標準GB/T 230.1《金(jin)屬洛氏硬度試(shi)驗(yan)第1部分：試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)》中(zhong)，規定了試(shi)驗(yan)設備、試(shi)樣要(yao)求(qiu)、試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)(fa)及一些注意事項。

3. 維氏硬度試驗

 維氏硬度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)是將頂部兩相對(dui)面(mian)具(ju)有規定角度的(de)正四(si)棱(leng)錐體金剛(gang)石壓(ya)頭(tou)用(yong)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)力(li)(li)壓(ya)入試(shi)(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)，保持規定的(de)時間(jian)后，卸除試(shi)(shi)驗(yan)(yan)力(li)(li)，測量(liang)試(shi)(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)壓(ya)痕的(de)對(dui)角線長度來(lai)評(ping)定硬度的(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)。維氏硬度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)原理(li)見圖9-3.

 維氏硬度值是(shi)試驗(yan)力除(chu)以壓(ya)痕表面(mian)積所得的商(shang)，壓(ya)痕被(bei)視(shi)為具(ju)有正方(fang)形(xing)基面(mian)并與壓(ya)頭(tou)角度相(xiang)同的理想(xiang)形(xing)狀。

 維氏硬度HV~0.1891F/d²

 式中：F為(wei)試驗力（N);d為(wei)壓痕兩個(ge)對角線長(chang)度的(de)算(suan)術平均(jun)值（mm).

 在實際試(shi)驗中，根據試(shi)驗力(li)(li)的不(bu)同和壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)的深淺(qian)，即壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)兩對(dui)角(jiao)線算術平均值(zhi)的不(bu)同，查表來確定試(shi)驗件的維氏硬(ying)度值(zhi)。提交報告(gao)時(shi)，應將所(suo)采用的試(shi)驗力(li)(li)標志在硬(ying)度符(fu)號的左下(xia)角(jiao)處。

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

我國標準GB/T 4340.1《金屬(shu)維氏(shi)硬度(du)試驗(yan)第1部分：試驗(yan)方法》中，對試驗(yan)設備(bei)、試樣、試驗(yan)方法等都有(you)明確的規定(ding)。維氏(shi)硬度(du)主要(yao)用來檢測(ce)淬(cui)火鋼和表面硬化(hua)處理件的硬度(du)值(zhi)。

表(biao)9-3是(shi)試驗力為98N測得的(de)壓(ya)痕對角線(xian)長度對應的(de)維氏硬(ying)度值，不(bu)同試驗力，應查對應試驗力的(de)表(biao)。

 實測壓痕對(dui)角線超(chao)出表9-3的范圍(wei)時(shi)，硬度值(zhi)的評定方(fang)法如下。

  1. 將實測壓痕(hen)對角線(xian)長度值的小數點移(yi)動(dong)一(yi)位，變成表中含有的數值。

  2. 按改變(bian)后(hou)的對角線數(shu)值(zhi)查表9-3中標示的硬度值(zhi)。

  3. 將查(cha)得的(de)硬度值(zhi)(zhi)的(de)小數點(dian)向(xiang)(xiang)對角線小數點(dian)移動(dong)方(fang)向(xiang)(xiang)相同(tong)方(fang)向(xiang)(xiang)移兩位(wei)，所得值(zhi)(zhi)即為(wei)實測壓痕(hen)的(de)硬度值(zhi)(zhi)。

 例如(ru)，壓痕對(dui)角線實測值(zhi)為2.01mm,求其硬(ying)度值(zhi)。

  1. 將(jiang)對角線(xian)長度實測值2.01mm的小數(shu)點向左移動一位，變成(cheng)0.201mm.

  2. 查表9-3,對角線長度0.201mm的硬(ying)度值為(wei)459HV.

  3. 將(jiang)459HV的小(xiao)數點向左(zuo)移動兩位，為4.59HV.

  4. 4.59HV即壓(ya)痕(hen)對(dui)角線(xian)為(wei)2.01mm時所(suo)對(dui)應的硬(ying)度值。

  對不銹鋼及其(qi)他金(jin)屬在(zai)不同熱處理條(tiao)件(jian)、狀態下的硬(ying)度(du)(du)(du)(du)檢測(ce)方(fang)法中(zhong)，除(chu)上面提(ti)到的布氏硬(ying)度(du)(du)(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)法，洛氏硬(ying)度(du)(du)(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)法、維氏硬(ying)度(du)(du)(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)法外(wai)，還有肖氏硬(ying)度(du)(du)(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)法（HS)、里氏硬(ying)度(du)(du)(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)法（HL)、顯微硬(ying)度(du)(du)(du)(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)法等。

 肖氏硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)與(yu)洛氏硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)的(de)換算(suan)見(jian)附(fu)表(biao)三，里氏硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)換算(suan)見(jian)附(fu)表(biao)四。硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)換算(suan)值來源于不同(tong)資料，各表(biao)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)值之(zhi)間(jian)可能(neng)略有(you)差(cha)別(bie)，僅供參(can)考。材料硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)與(yu)抗拉(la)強度(du)(du)有(you)一(yi)定(ding)的(de)關系(xi)，見(jian)附(fu)表(biao)五和附(fu)表(biao)六(liu)。