不銹鋼最常用的力學性(xing)能(neng)試驗(yan)(yan)有硬度試驗(yan)(yan)、靜(jing)拉伸試驗(yan)(yan)和沖擊試驗(yan)(yan)。

根據不(bu)銹鋼熱(re)處理類型的不(bu)同(tong)，經常采用的有布氏(shi)硬度(du)試(shi)驗、洛氏(shi)硬度(du)試(shi)驗、維氏(shi)硬度(du)試(shi)驗等。

1. 布氏(shi)硬(ying)度試驗

布氏硬度(du)試(shi)驗(yan)是對一定(ding)直徑的硬質合金(jin)球（過去也(ye)常用鋼球）施加試(shi)驗(yan)力壓人試(shi)樣表(biao)面(mian)，經規定(ding)的保持(chi)時間后，卸(xie)除試(shi)驗(yan)力，再測(ce)量(liang)試(shi)樣表(biao)面(mian)壓痕的直徑。見圖(tu)9-1。

根據(ju)試(shi)驗力(li)、壓球直徑、壓痕直徑來確定布氏(shi)硬(ying)度值

  在實際試驗時(shi)，根(gen)據(ju)試驗材料種類、試樣(yang)尺寸、硬度(du)范圍等因素，采用不(bu)同直徑(jing)的(de)壓球（常用球的(de)直徑(jing)有10mm、5mm、2.5mm、1mm),又根(gen)據(ju)零(ling)件的(de)硬度(du)程度(du)，可(ke)采用不(bu)同的(de)F/D比值，可(ke)有30、10、5、2.5、1.因此(ci)，試驗力(li)最小為9.807N,最大(da)為29420N.加載保持時(shi)間一(yi)般(ban)為10~15s,也有20s或更長的(de)。

 在(zai)實(shi)際(ji)試驗時(shi)，可根據壓痕直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)直(zhi)(zhi)接(jie)查表(biao)確定(ding)布(bu)氏硬度(du)值。表(biao)9-1給出了不同壓球(qiu)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)在(zai)相應的(de)載荷下(xia)，依(yi)據壓痕直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)確定(ding)的(de)布(bu)氏硬度(du)值。

 在提交布氏硬度試驗報(bao)告(gao)時，除注明硬度值外，還(huan)應標明采用的球(qiu)材質(zhi)、球(qiu)直徑、試驗力及試驗力下的保持時間。

［例1]  285HBW10/3000,表示(shi)用直徑10mm的硬質合金球，施加29420N(3000kgf)試驗力(li)，保持(chi)10~15s條件下測(ce)得的布(bu)氏硬度值為285。

［例2]  269HBS5/125/20,表示用直徑(jing)5mm的鋼球，施(shi)加(jia)1226N(125kgf)試驗(yan)力(li)，保持20s條件下測得(de)的布(bu)氏硬度值為269。

  進行(xing)布氏(shi)硬度試(shi)(shi)驗(yan)時，試(shi)(shi)樣表面(mian)應(ying)(ying)光滑、平坦，表面(mian)潔凈，表面(mian)粗糙度一(yi)般不大(da)于(yu)(yu)R.1.6μm.試(shi)(shi)樣厚度應(ying)(ying)大(da)于(yu)(yu)壓(ya)痕(hen)(hen)(hen)深度的8倍以上(shang)(shang)。試(shi)(shi)驗(yan)壓(ya)痕(hen)(hen)(hen)中心距(ju)試(shi)(shi)樣邊緣的距(ju)離(li)應(ying)(ying)大(da)于(yu)(yu)壓(ya)痕(hen)(hen)(hen)直徑2.5倍以上(shang)(shang)，兩(liang)相鄰壓(ya)痕(hen)(hen)(hen)之間的中心距(ju)離(li)至少為壓(ya)痕(hen)(hen)(hen)直徑的3倍。

 測量(liang)壓(ya)痕時，應在同一(yi)壓(ya)痕的(de)垂直方向分別(bie)測量(liang)，取兩個實測值的(de)平(ping)均值為壓(ya)痕直徑值。

 國家標準GB/T231.1《金(jin)屬布氏(shi)硬度(du)試驗(yan)第(di)1部分：試驗(yan)方法》中，規(gui)定了試驗(yan)設備、試樣要求(qiu)、試驗(yan)方法及一些注意(yi)事項。

 在熱處理生產現(xian)場(chang)，對于(yu)大型工件無法(fa)用(yong)布(bu)氏(shi)(shi)硬度機試驗時(shi)，可采用(yong)便(bian)攜式(shi)或錘擊式(shi)布(bu)氏(shi)(shi)硬度計。這類(lei)簡易(yi)布(bu)氏(shi)(shi)硬度計的測(ce)量誤差(cha)較大。

 布(bu)氏硬(ying)(ying)度試驗(yan)適用于奧氏體(ti)不銹鋼(gang)固(gu)溶化(hua)、雙(shuang)相不銹鋼(gang)固(gu)溶化(hua)、馬氏體(ti)不銹鋼(gang)退火(huo)和(he)調質以及(ji)沉淀硬(ying)(ying)化(hua)不銹鋼(gang)固(gu)溶、時效處理(li)后(hou)的(de)硬(ying)(ying)度檢(jian)測。

2. 洛(luo)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(shi)硬度＝N-h4/S

式中：N為(wei)給定標(biao)尺的硬度(du)數常(chang)數；S為(wei)給定標(biao)尺的單位(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(shi)硬(ying)度的(de)實測值均可在洛氏(shi)硬(ying)度計表盤或顯示(shi)屏中(zhong)顯示(shi)。依據(ju)不銹鋼的(de)種類及熱處理方式的(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(chi)測(ce)得的洛氏硬度為60.

［例4]  60HRB,表示用洛氏(shi)硬(ying)度B標尺(chi)，測得(de)的洛氏(shi)硬(ying)度為60.

 進(jin)行洛氏硬度試(shi)驗時，試(shi)樣表面應(ying)光滑(hua)平(ping)坦(tan)，表面潔凈，試(shi)樣表面粗(cu)糙度不大于(yu)0.8μm.對(dui)(dui)于(yu)用(yong)金剛石(shi)圓錐壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)進(jin)行的(de)(de)試(shi)驗，試(shi)樣或試(shi)驗層的(de)(de)厚(hou)度應(ying)不小(xiao)于(yu)殘余(yu)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)深度的(de)(de)10倍；對(dui)(dui)于(yu)用(yong)球壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)進(jin)行的(de)(de)試(shi)驗，試(shi)樣或試(shi)驗層的(de)(de)厚(hou)度不小(xiao)于(yu)殘余(yu)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)深度的(de)(de)15倍。兩次(ci)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)的(de)(de)間距應(ying)大于(yu)3倍壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)直(zhi)徑，壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)距試(shi)樣邊緣(yuan)應(ying)大于(yu)2.5倍壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)直(zhi)徑。

 國家標準GB/T 230.1《金屬洛氏硬度(du)試(shi)(shi)驗(yan)第1部分：試(shi)(shi)驗(yan)方法》中，規定了試(shi)(shi)驗(yan)設備、試(shi)(shi)樣要求(qiu)、試(shi)(shi)驗(yan)方法及一些注意(yi)事項。

3. 維(wei)氏硬度(du)試驗(yan)

 維(wei)氏硬(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)是將(jiang)頂部兩相對(dui)(dui)面(mian)具(ju)有(you)規(gui)定(ding)角(jiao)(jiao)度(du)(du)的(de)(de)正(zheng)四棱錐體金剛(gang)石壓頭用試(shi)(shi)驗(yan)力壓入試(shi)(shi)樣表(biao)面(mian)，保持(chi)規(gui)定(ding)的(de)(de)時(shi)間后，卸(xie)除(chu)試(shi)(shi)驗(yan)力，測量(liang)試(shi)(shi)樣表(biao)面(mian)壓痕的(de)(de)對(dui)(dui)角(jiao)(jiao)線長度(du)(du)來評定(ding)硬(ying)度(du)(du)的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)方法。維(wei)氏硬(ying)度(du)(du)試(shi)(shi)驗(yan)原(yuan)理見圖9-3.

 維氏硬度值是試(shi)驗(yan)力除以壓(ya)痕表(biao)面積所得的(de)商，壓(ya)痕被(bei)視為具有正方(fang)形(xing)基面并與壓(ya)頭角度相(xiang)同的(de)理(li)想形(xing)狀。

 維氏硬度HV~0.1891F/d²

 式中：F為試驗力（N);d為壓(ya)痕(hen)兩(liang)個對角(jiao)線長度的算術平(ping)均值（mm).

 在(zai)實(shi)際(ji)試驗(yan)中，根據試驗(yan)力(li)(li)的不(bu)(bu)同和壓痕的深淺(qian)，即壓痕兩對(dui)角(jiao)線算術平(ping)均(jun)值(zhi)(zhi)的不(bu)(bu)同，查表(biao)來確定試驗(yan)件的維氏硬度值(zhi)(zhi)。提交報告時，應將所采用的試驗(yan)力(li)(li)標志在(zai)硬度符號的左下角(jiao)處。

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

我國(guo)標準GB/T 4340.1《金屬(shu)維(wei)氏(shi)硬度試(shi)驗(yan)第1部分：試(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)》中，對試(shi)驗(yan)設(she)備、試(shi)樣(yang)、試(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)等都有明確的規定。維(wei)氏(shi)硬度主要用來(lai)檢測淬火鋼和表面(mian)硬化處理件的硬度值。

表9-3是試(shi)驗(yan)力為98N測(ce)得的(de)壓痕對角線長度(du)對應的(de)維氏硬(ying)度(du)值，不同試(shi)驗(yan)力，應查對應試(shi)驗(yan)力的(de)表。

 實測壓痕(hen)對角線超(chao)出表9-3的范圍時，硬度(du)值的評(ping)定方法如下。

  1. 將實(shi)測壓痕對角線(xian)長度(du)值(zhi)的小數點(dian)移動一位，變成表(biao)中(zhong)含有(you)的數值(zhi)。

  2. 按(an)改變后的(de)對角線數(shu)值查表(biao)9-3中標示(shi)的(de)硬度值。

  3. 將(jiang)查得(de)的(de)硬度(du)值的(de)小數(shu)點向(xiang)對角線小數(shu)點移動方向(xiang)相同(tong)方向(xiang)移兩位，所得(de)值即為實(shi)測壓(ya)痕的(de)硬度(du)值。

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

  1. 將(jiang)對角線長(chang)度實測值2.01mm的小數點向(xiang)左移動一位(wei)，變成0.201mm.

  2. 查表(biao)9-3,對(dui)角(jiao)線長度(du)0.201mm的(de)硬(ying)度(du)值為459HV.

  3. 將459HV的小數點向左(zuo)移動兩(liang)位，為4.59HV.

  4. 4.59HV即(ji)壓(ya)痕對角線為2.01mm時所對應的硬度值(zhi)。

  對(dui)不銹鋼(gang)及其他(ta)金屬在不同(tong)熱處(chu)理條件、狀態下(xia)的(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)檢測方法(fa)中，除(chu)上面(mian)提到的(de)布(bu)氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)(yan)法(fa)，洛氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)(yan)法(fa)、維氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)(yan)法(fa)外，還(huan)有肖(xiao)氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)(yan)法(fa)（HS)、里氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)(yan)法(fa)（HL)、顯微硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)(yan)法(fa)等。

 肖氏(shi)硬度與洛(luo)氏(shi)硬度的(de)換(huan)算(suan)見附(fu)表(biao)(biao)三，里氏(shi)硬度換(huan)算(suan)見附(fu)表(biao)(biao)四。硬度換(huan)算(suan)值來源于不同資料(liao)，各表(biao)(biao)硬度值之間可能略有(you)差別(bie)，僅供參考。材料(liao)硬度與抗拉強度有(you)一定的(de)關系，見附(fu)表(biao)(biao)五和(he)附(fu)表(biao)(biao)六(liu)。