不銹鋼最常用的力學(xué)性能試驗有硬度試驗、靜拉伸試驗和沖擊試驗。

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、洛氏硬度試驗、維氏硬度試驗等。

1. 布氏硬度試驗

布氏硬度試驗是對一定直徑的硬質(zhì)合金球（過去也常用鋼球）施加試驗力壓人試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保持時間后，卸除試驗力，再測量試樣表面壓痕的直徑。見圖9-1。

根據(jù)試驗力、壓球直徑、壓痕直徑來確定布氏硬度值

  在實際試驗時，根據(jù)試驗材料種類、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，試驗力最小為9.807N,最大為29420N.加載保持時間一般為10~15s,也有20s或更長的。

 在實際試驗時，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報告時，除注明硬度值外，還應(yīng)標明采用的球材質(zhì)、球直徑、試驗力及試驗力下的保持時間。

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

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

  進行布氏硬度試驗時，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。

 測量壓痕時，應(yīng)在同一壓痕的垂直方向分別測量，取兩個實測值的平均值為壓痕直徑值。

 國家標準GB/T231.1《金屬布氏硬度試驗第1部分：試驗方法》中，規(guī)定了試驗設(shè)備、試樣要求、試驗方法及一些注意事項。

 在熱處理生產(chǎn)現(xiàn)場，對于大型工件無法用布氏硬度機試驗時，可采用便攜式或錘擊式布氏硬度計。這類簡易布氏硬度計的測量誤差較大。

 布氏硬度試驗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、時效處理后的硬度檢測。

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(xù)壓入試樣，增加壓入深度為h₂,經(jīng)規(guī)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(jù)殘余壓入深度h4和常數(shù)N及S計算洛氏硬度

洛氏硬度＝N-h4/S

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

洛氏硬度壓頭、初始試驗力F₀、主試驗力F₁、計算常數(shù)N和S都依據(jù)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(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標尺測得的洛氏硬度為60.

［例4]  60HRB,表示用洛氏硬度B標尺，測得的洛氏硬度為60.

 進行洛氏硬度試驗時，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.對于用金剛石圓錐壓頭進行的試驗，試樣或試驗層的厚度應(yīng)不小于殘余壓痕深度的10倍；對于用球壓頭進行的試驗，試樣或試驗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。

 國家標準GB/T 230.1《金屬洛氏硬度試驗第1部分：試驗方法》中，規(guī)定了試驗設(shè)備、試樣要求、試驗方法及一些注意事項。

3. 維氏硬度試驗

 維氏硬度試驗是將頂部兩相對面具有規(guī)定角度的正四棱錐體金剛石壓頭用試驗力壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕的對角線長度來評定硬度的試驗方法。維氏硬度試驗原理見圖9-3.

 維氏硬度值是試驗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為試驗力（N);d為壓痕兩個對角線長度的算術(shù)平均值（mm).

 在實際試驗中，根據(jù)試驗力的不同和壓痕的深淺，即壓痕兩對角線算術(shù)平均值的不同，查表來確定試驗件的維氏硬度值。提交報告時，應(yīng)將所采用的試驗力標志在硬度符號的左下角處。

 例：用試驗力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《金屬維氏硬度試驗第1部分：試驗方法》中，對試驗設(shè)備、試樣、試驗方法等都有明確的規(guī)定。維氏硬度主要用來檢測淬火鋼和表面硬化處理件的硬度值。

表9-3是試驗力為98N測得的壓痕對角線長度對應(yīng)的維氏硬度值，不同試驗力，應(yīng)查對應(yīng)試驗力的表。

 實測壓痕對角線超出表9-3的范圍時，硬度值的評定方法如下。

  1. 將實測壓痕對角線長度值的小數(shù)點移動一位，變成表中含有的數(shù)值。

  2. 按改變后的對角線數(shù)值查表9-3中標示的硬度值。

  3. 將查得的硬度值的小數(shù)點向?qū)蔷€小數(shù)點移動方向相同方向移兩位，所得值即為實測壓痕的硬度值。

 例如，壓痕對角線實測值為2.01mm,求其硬度值。

  1. 將對角線長度實測值2.01mm的小數(shù)點向左移動一位，變成0.201mm.

  2. 查表9-3,對角線長度0.201mm的硬度值為459HV.

  3. 將459HV的小數(shù)點向左移動兩位，為4.59HV.

  4. 4.59HV即壓痕對角線為2.01mm時所對應(yīng)的硬度值。

  對不銹鋼及其他金屬在不同熱處理條件、狀態(tài)下的硬度檢測方法中，除上面提到的布氏硬度試驗法，洛氏硬度試驗法、維氏硬度試驗法外，還有肖氏硬度試驗法（HS)、里氏硬度試驗法（HL)、顯微硬度試驗法等。

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