不銹鋼最常用(yong)的力學(xue)性能試驗有硬度試驗、靜拉(la)伸(shen)試驗和沖擊試驗。

根據(ju)不(bu)銹鋼熱(re)處理類型(xing)的不(bu)同，經常采用的有布氏硬度試(shi)(shi)驗、洛氏硬度試(shi)(shi)驗、維氏硬度試(shi)(shi)驗等。

1. 布氏硬度試驗

布氏硬度試(shi)驗(yan)是對一定直徑(jing)的(de)(de)硬質(zhi)合金球（過去也常(chang)用鋼球）施加試(shi)驗(yan)力(li)壓(ya)人試(shi)樣表面，經規定的(de)(de)保持時間后，卸除試(shi)驗(yan)力(li)，再測量試(shi)樣表面壓(ya)痕的(de)(de)直徑(jing)。見圖9-1。

根(gen)據試驗力、壓球(qiu)直徑、壓痕(hen)直徑來確定布(bu)氏硬(ying)度值

  在實際試驗(yan)時，根據試驗(yan)材料種類(lei)、試樣尺寸、硬度范(fan)圍等因(yin)素(su)，采用(yong)(yong)不(bu)同(tong)直徑的(de)(de)(de)壓球（常用(yong)(yong)球的(de)(de)(de)直徑有(you)(you)10mm、5mm、2.5mm、1mm),又(you)根據零件的(de)(de)(de)硬度程(cheng)度，可采用(yong)(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)F/D比值，可有(you)(you)30、10、5、2.5、1.因(yin)此，試驗(yan)力最小(xiao)為9.807N,最大為29420N.加載保(bao)持(chi)時間(jian)一般為10~15s,也有(you)(you)20s或更長的(de)(de)(de)。

 在實(shi)際試驗(yan)時，可(ke)根據(ju)(ju)壓(ya)(ya)痕直(zhi)徑直(zhi)接查(cha)表確定布(bu)氏硬度(du)值(zhi)。表9-1給出了不同(tong)壓(ya)(ya)球(qiu)直(zhi)徑在相應的載荷(he)下，依據(ju)(ju)壓(ya)(ya)痕直(zhi)徑確定的布(bu)氏硬度(du)值(zhi)。

 在提交布氏硬(ying)度試驗(yan)報告時(shi)，除(chu)注明硬(ying)度值外，還應標明采用的(de)球材質、球直徑、試驗(yan)力及(ji)試驗(yan)力下(xia)的(de)保持(chi)時(shi)間。

［例1]  285HBW10/3000,表示用直徑10mm的(de)硬(ying)質合金(jin)球，施加29420N(3000kgf)試(shi)驗力(li)，保持(chi)10~15s條件下(xia)測(ce)得(de)的(de)布氏(shi)硬(ying)度值為(wei)285。

［例2]  269HBS5/125/20,表(biao)示(shi)用直(zhi)徑(jing)5mm的(de)鋼球，施加(jia)1226N(125kgf)試驗(yan)力，保持20s條件下測得的(de)布氏硬度(du)值為269。

  進行布氏硬度試(shi)驗(yan)時，試(shi)樣(yang)表(biao)(biao)面應光滑、平(ping)坦，表(biao)(biao)面潔凈，表(biao)(biao)面粗糙度一般不大于(yu)R.1.6μm.試(shi)樣(yang)厚度應大于(yu)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)深度的(de)8倍(bei)以上。試(shi)驗(yan)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)中心(xin)距(ju)(ju)試(shi)樣(yang)邊緣的(de)距(ju)(ju)離應大于(yu)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)直徑(jing)2.5倍(bei)以上，兩相(xiang)鄰(lin)壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)之間(jian)的(de)中心(xin)距(ju)(ju)離至(zhi)少為壓(ya)(ya)(ya)痕(hen)直徑(jing)的(de)3倍(bei)。

 測(ce)量(liang)壓(ya)痕(hen)時，應在同(tong)一壓(ya)痕(hen)的垂直方(fang)向(xiang)分(fen)別(bie)測(ce)量(liang)，取兩(liang)個實(shi)測(ce)值(zhi)(zhi)的平均值(zhi)(zhi)為壓(ya)痕(hen)直徑值(zhi)(zhi)。

 國家(jia)標準GB/T231.1《金(jin)屬布氏硬度試驗(yan)第1部分：試驗(yan)方(fang)法》中，規定了試驗(yan)設(she)備、試樣要求、試驗(yan)方(fang)法及一些注意事(shi)項。

 在熱處理生產現場，對(dui)于大(da)型工件(jian)無法用布(bu)氏(shi)硬(ying)度機試驗時，可采用便攜式或錘擊式布(bu)氏(shi)硬(ying)度計(ji)。這類簡易布(bu)氏(shi)硬(ying)度計(ji)的測(ce)量誤差較大(da)。

 布氏(shi)(shi)硬(ying)度試驗適用于奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼固(gu)溶(rong)化、雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼固(gu)溶(rong)化、馬氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼退(tui)火和(he)調質以及沉淀(dian)硬(ying)化不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼固(gu)溶(rong)、時(shi)效處(chu)理(li)后(hou)的(de)硬(ying)度檢測。

2. 洛(luo)氏硬(ying)度(du)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(ying)度＝N-h4/S

式中：N為(wei)給(gei)定(ding)標(biao)尺的硬(ying)度(du)數常(chang)數；S為(wei)給(gei)定(ding)標(biao)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。

 洛氏硬度的實測值均可在洛氏硬度計表盤或顯示屏中顯示。依據(ju)不(bu)銹鋼的種類(lei)及(ji)熱處理方式的不(bu)同，常用的有HRA、HRB、HRC、HRN等。

［例(li)3]  60HRC,表示用洛氏硬度(du)C標尺(chi)測得的洛氏硬度(du)為60.

［例4]  60HRB,表示用洛氏硬度(du)(du)B標尺，測(ce)得(de)的洛氏硬度(du)(du)為60.

 進行洛(luo)氏硬度(du)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時，試(shi)(shi)(shi)樣表(biao)(biao)(biao)面應(ying)(ying)光滑平(ping)坦，表(biao)(biao)(biao)面潔(jie)凈，試(shi)(shi)(shi)樣表(biao)(biao)(biao)面粗糙度(du)不大于(yu)(yu)(yu)0.8μm.對于(yu)(yu)(yu)用(yong)金剛石圓(yuan)錐壓(ya)(ya)頭進行的試(shi)(shi)(shi)驗(yan)，試(shi)(shi)(shi)樣或試(shi)(shi)(shi)驗(yan)層(ceng)的厚(hou)(hou)度(du)應(ying)(ying)不小于(yu)(yu)(yu)殘(can)余(yu)壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)深度(du)的10倍；對于(yu)(yu)(yu)用(yong)球壓(ya)(ya)頭進行的試(shi)(shi)(shi)驗(yan)，試(shi)(shi)(shi)樣或試(shi)(shi)(shi)驗(yan)層(ceng)的厚(hou)(hou)度(du)不小于(yu)(yu)(yu)殘(can)余(yu)壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)深度(du)的15倍。兩次壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)的間距應(ying)(ying)大于(yu)(yu)(yu)3倍壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)直(zhi)徑，壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)距試(shi)(shi)(shi)樣邊緣應(ying)(ying)大于(yu)(yu)(yu)2.5倍壓(ya)(ya)痕(hen)(hen)(hen)直(zhi)徑。

 國(guo)家標(biao)準GB/T 230.1《金(jin)屬(shu)洛氏硬度(du)試驗第1部分：試驗方(fang)法》中，規定(ding)了試驗設備、試樣要求、試驗方(fang)法及(ji)一些注意事項。

3. 維氏硬度試驗

 維(wei)氏硬(ying)度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)是(shi)將頂(ding)部兩(liang)相對面(mian)具(ju)有規定角(jiao)度的正四棱錐(zhui)體金剛石(shi)壓頭用(yong)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)力(li)壓入試(shi)(shi)樣表(biao)面(mian)，保持(chi)規定的時(shi)間后，卸除(chu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)力(li)，測量試(shi)(shi)樣表(biao)面(mian)壓痕的對角(jiao)線(xian)長(chang)度來評定硬(ying)度的試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法。維(wei)氏硬(ying)度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)原理見(jian)圖(tu)9-3.

 維氏硬(ying)度(du)值是試驗力除以壓痕表面(mian)積所得的商，壓痕被視(shi)為具有正方形基面(mian)并與壓頭(tou)角度(du)相同的理想(xiang)形狀(zhuang)。

 維氏硬度HV~0.1891F/d²

 式中：F為試驗力（N);d為壓痕兩個對(dui)角(jiao)線(xian)長度的算術平(ping)均值（mm).

 在實際試(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)，根(gen)據(ju)試(shi)(shi)驗(yan)力(li)的(de)(de)(de)(de)不(bu)同和壓(ya)痕(hen)的(de)(de)(de)(de)深(shen)淺，即壓(ya)痕(hen)兩(liang)對角(jiao)線(xian)算術(shu)平均值的(de)(de)(de)(de)不(bu)同，查表來確定試(shi)(shi)驗(yan)件的(de)(de)(de)(de)維氏硬度值。提交報告(gao)時，應將所采用的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)力(li)標志(zhi)在硬度符號的(de)(de)(de)(de)左下角(jiao)處。

 例：用試(shi)驗(yan)力49.03N所(suo)測(ce)的硬度值為700時，標示為700HV5（49.03N≈5kgf).

我(wo)國標準GB/T 4340.1《金(jin)屬維(wei)氏(shi)(shi)硬度(du)試(shi)驗(yan)(yan)第(di)1部分：試(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)》中(zhong)，對試(shi)驗(yan)(yan)設備(bei)、試(shi)樣(yang)、試(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)等都有明確(que)的規定。維(wei)氏(shi)(shi)硬度(du)主要用來檢測淬火鋼和表面硬化處理件的硬度(du)值(zhi)。

表9-3是試驗力(li)為98N測得的(de)(de)壓痕對角(jiao)線長度(du)對應的(de)(de)維氏硬度(du)值，不同試驗力(li)，應查對應試驗力(li)的(de)(de)表。

 實測壓(ya)痕對角線超出表(biao)9-3的(de)范圍時，硬度值的(de)評(ping)定(ding)方法(fa)如(ru)下。

  1. 將(jiang)實測壓痕對角線長度值的(de)小數點移動一位(wei)，變成表(biao)中含有的(de)數值。

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

  3. 將查(cha)得(de)的(de)硬(ying)度(du)值(zhi)的(de)小(xiao)數(shu)點向(xiang)(xiang)對角線小(xiao)數(shu)點移(yi)動方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)相(xiang)同(tong)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)移(yi)兩(liang)位，所得(de)值(zhi)即(ji)為實(shi)測壓痕的(de)硬(ying)度(du)值(zhi)。

 例如，壓痕對角線(xian)實測值為(wei)2.01mm,求其(qi)硬度值。

  1. 將對角線長度實測值2.01mm的(de)小數點(dian)向左移動(dong)一(yi)位(wei)，變成(cheng)0.201mm.

  2. 查表9-3,對角(jiao)線長(chang)度(du)0.201mm的硬度(du)值為459HV.

  3. 將459HV的小數(shu)點向左移動兩位，為4.59HV.

  4. 4.59HV即(ji)壓痕(hen)對(dui)角(jiao)線為2.01mm時(shi)所(suo)對(dui)應的硬度值。

  對不銹鋼及其他金(jin)屬在不同熱處理(li)條件、狀態下的(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)檢測方(fang)法中，除上面(mian)提到的(de)(de)布氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)法，洛氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)法、維(wei)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)法外，還(huan)有肖(xiao)氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)法（HS)、里氏(shi)(shi)(shi)硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)法（HL)、顯微硬(ying)(ying)(ying)度(du)試(shi)驗(yan)法等。

 肖氏硬(ying)度(du)與洛氏硬(ying)度(du)的換(huan)(huan)算見(jian)附(fu)(fu)表三，里氏硬(ying)度(du)換(huan)(huan)算見(jian)附(fu)(fu)表四。硬(ying)度(du)換(huan)(huan)算值來源(yuan)于不同資料(liao)，各表硬(ying)度(du)值之(zhi)間可能略有差(cha)別(bie)，僅供參考。材料(liao)硬(ying)度(du)與抗拉強度(du)有一定(ding)的關系，見(jian)附(fu)(fu)表五和(he)附(fu)(fu)表六。