不銹鋼最常用的力學(xué)性能試驗(yàn)有硬度試驗(yàn)、靜拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)。

根據(jù)不銹鋼熱處理類型的不同，經(jīng)常采用的有布氏硬度試驗(yàn)、洛氏硬度試驗(yàn)、維氏硬度試驗(yàn)等。

1. 布氏硬度試驗(yàn)

布氏硬度試驗(yàn)是對(duì)一定直徑的硬質(zhì)合金球（過(guò)去也常用鋼球）施加試驗(yàn)力壓人試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，再測(cè)量試樣表面壓痕的直徑。見(jiàn)圖9-1。

根據(jù)試驗(yàn)力、壓球直徑、壓痕直徑來(lái)確定布氏硬度值

  在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)材料種類、試樣尺寸、硬度范圍等因素，采用不同直徑的壓球（常用球的直徑有10mm、5mm、2.5mm、1mm),又根據(jù)零件的硬度程度，可采用不同的F/D比值，可有30、10、5、2.5、1.因此，試驗(yàn)力最小為9.807N,最大為29420N.加載保持時(shí)間一般為10~15s,也有20s或更長(zhǎng)的。

 在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)壓痕直徑直接查表確定布氏硬度值。表9-1給出了不同壓球直徑在相應(yīng)的載荷下，依據(jù)壓痕直徑確定的布氏硬度值。

 在提交布氏硬度試驗(yàn)報(bào)告時(shí)，除注明硬度值外，還應(yīng)標(biāo)明采用的球材質(zhì)、球直徑、試驗(yàn)力及試驗(yàn)力下的保持時(shí)間。

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

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

  進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，試樣表面應(yīng)光滑、平坦，表面潔凈，表面粗糙度一般不大于R.1.6μm.試樣厚度應(yīng)大于壓痕深度的8倍以上。試驗(yàn)壓痕中心距試樣邊緣的距離應(yīng)大于壓痕直徑2.5倍以上，兩相鄰壓痕之間的中心距離至少為壓痕直徑的3倍。

 測(cè)量壓痕時(shí)，應(yīng)在同一壓痕的垂直方向分別測(cè)量，取兩個(gè)實(shí)測(cè)值的平均值為壓痕直徑值。

 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T231.1《金屬布氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》中，規(guī)定了試驗(yàn)設(shè)備、試樣要求、試驗(yàn)方法及一些注意事項(xiàng)。

 在熱處理生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于大型工件無(wú)法用布氏硬度機(jī)試驗(yàn)時(shí)，可采用便攜式或錘擊式布氏硬度計(jì)。這類簡(jiǎn)易布氏硬度計(jì)的測(cè)量誤差較大。

 布氏硬度試驗(yàn)適用于奧氏體不銹鋼固溶化、雙相不銹鋼固溶化、馬氏體不銹鋼退火和調(diào)質(zhì)以及沉淀硬化不銹鋼固溶、時(shí)效處理后的硬度檢測(cè)。

2. 洛氏硬度試驗(yàn)

洛氏硬度試驗(yàn)是將壓頭先用一個(gè)初始試驗(yàn)力F₀壓入試樣表面，壓入深度為h₁，見(jiàn)圖9-2,再將主試驗(yàn)力F₁，繼續(xù)壓入試樣，增加壓入深度為h₂,經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，卸去主試驗(yàn)力F₁,此時(shí)，壓頭將回升一段距離h₃,測(cè)量此時(shí)的殘余壓入深度h₄,根據(jù)殘余壓入深度h4和常數(shù)N及S計(jì)算洛氏硬度

洛氏硬度＝N-h4/S

式中：N為給定標(biāo)尺的硬度數(shù)常數(shù)；S為給定標(biāo)尺的單位（mm).

洛氏硬度壓頭、初始試驗(yàn)力F₀、主試驗(yàn)力F₁、計(jì)算常數(shù)N和S都依據(jù)洛氏硬度標(biāo)尺的不同而不同。見(jiàn)表9-2。

 洛氏硬度的實(shí)測(cè)值均可在洛氏硬度計(jì)表盤或顯示屏中顯示。依據(jù)不銹鋼的種類及熱處理方式的不同，常用的有HRA、HRB、HRC、HRN等。

［例3]  60HRC,表示用洛氏硬度C標(biāo)尺測(cè)得的洛氏硬度為60.

［例4]  60HRB,表示用洛氏硬度B標(biāo)尺，測(cè)得的洛氏硬度為60.

 進(jìn)行洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)，試樣表面應(yīng)光滑平坦，表面潔凈，試樣表面粗糙度不大于0.8μm.對(duì)于用金剛石圓錐壓頭進(jìn)行的試驗(yàn)，試樣或試驗(yàn)層的厚度應(yīng)不小于殘余壓痕深度的10倍；對(duì)于用球壓頭進(jìn)行的試驗(yàn)，試樣或試驗(yàn)層的厚度不小于殘余壓痕深度的15倍。兩次壓痕的間距應(yīng)大于3倍壓痕直徑，壓痕距試樣邊緣應(yīng)大于2.5倍壓痕直徑。

 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 230.1《金屬洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》中，規(guī)定了試驗(yàn)設(shè)備、試樣要求、試驗(yàn)方法及一些注意事項(xiàng)。

3. 維氏硬度試驗(yàn)

 維氏硬度試驗(yàn)是將頂部?jī)上鄬?duì)面具有規(guī)定角度的正四棱錐體金剛石壓頭用試驗(yàn)力壓入試樣表面，保持規(guī)定的時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度來(lái)評(píng)定硬度的試驗(yàn)方法。維氏硬度試驗(yàn)原理見(jiàn)圖9-3.

 維氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕表面積所得的商，壓痕被視為具有正方形基面并與壓頭角度相同的理想形狀。

 維氏硬度HV~0.1891F/d²

 式中：F為試驗(yàn)力（N);d為壓痕兩個(gè)對(duì)角線長(zhǎng)度的算術(shù)平均值（mm).

 在實(shí)際試驗(yàn)中，根據(jù)試驗(yàn)力的不同和壓痕的深淺，即壓痕兩對(duì)角線算術(shù)平均值的不同，查表來(lái)確定試驗(yàn)件的維氏硬度值。提交報(bào)告時(shí)，應(yīng)將所采用的試驗(yàn)力標(biāo)志在硬度符號(hào)的左下角處。

 例：用試驗(yàn)力49.03N所測(cè)的硬度值為700時(shí)，標(biāo)示為700HV5（49.03N≈5kgf).

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4340.1《金屬維氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》中，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備、試樣、試驗(yàn)方法等都有明確的規(guī)定。維氏硬度主要用來(lái)檢測(cè)淬火鋼和表面硬化處理件的硬度值。

表9-3是試驗(yàn)力為98N測(cè)得的壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的維氏硬度值，不同試驗(yàn)力，應(yīng)查對(duì)應(yīng)試驗(yàn)力的表。

 實(shí)測(cè)壓痕對(duì)角線超出表9-3的范圍時(shí)，硬度值的評(píng)定方法如下。

  1. 將實(shí)測(cè)壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度值的小數(shù)點(diǎn)移動(dòng)一位，變成表中含有的數(shù)值。

  2. 按改變后的對(duì)角線數(shù)值查表9-3中標(biāo)示的硬度值。

  3. 將查得的硬度值的小數(shù)點(diǎn)向?qū)蔷€小數(shù)點(diǎn)移動(dòng)方向相同方向移兩位，所得值即為實(shí)測(cè)壓痕的硬度值。

 例如，壓痕對(duì)角線實(shí)測(cè)值為2.01mm,求其硬度值。

  1. 將對(duì)角線長(zhǎng)度實(shí)測(cè)值2.01mm的小數(shù)點(diǎn)向左移動(dòng)一位，變成0.201mm.

  2. 查表9-3,對(duì)角線長(zhǎng)度0.201mm的硬度值為459HV.

  3. 將459HV的小數(shù)點(diǎn)向左移動(dòng)兩位，為4.59HV.

  4. 4.59HV即壓痕對(duì)角線為2.01mm時(shí)所對(duì)應(yīng)的硬度值。

  對(duì)不銹鋼及其他金屬在不同熱處理?xiàng)l件、狀態(tài)下的硬度檢測(cè)方法中，除上面提到的布氏硬度試驗(yàn)法，洛氏硬度試驗(yàn)法、維氏硬度試驗(yàn)法外，還有肖氏硬度試驗(yàn)法（HS)、里氏硬度試驗(yàn)法（HL)、顯微硬度試驗(yàn)法等。

 肖氏硬度與洛氏硬度的換算見(jiàn)附表三，里氏硬度換算見(jiàn)附表四。硬度換算值來(lái)源于不同資料，各表硬度值之間可能略有差別，僅供參考。材料硬度與抗拉強(qiáng)度有一定的關(guān)系，見(jiàn)附表五和附表六。