選擇不銹鋼材料，除了要滿足工件的耐蝕性，還要考慮其力學(xué)性能，特別是要求具有較高強(qiáng)度的零件，所以在編寫本書時(shí)，對(duì)各種鋼的力學(xué)性能，基本上都給予了介紹，以供讀者根據(jù)零件的技術(shù)要求在選材時(shí)進(jìn)行參考。

  不銹鋼的力學(xué)性能主要是指強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性、疲勞和彈性等幾大部分。常用的強(qiáng)度指標(biāo)是指抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度等內(nèi)容；塑性指標(biāo)是指斷面收縮率和斷后伸長(zhǎng)率；韌性指標(biāo)是指沖擊吸收功，過(guò)去曾用沖擊韌度；常用的硬度指標(biāo)有洛氏硬度、布氏硬度和維氏硬度；疲勞是指疲勞強(qiáng)度；彈性主要是指彈性模量。

 本書涉及到的不銹鋼的力學(xué)性能指標(biāo)有：抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、抗彎強(qiáng)度、沖擊吸收功和沖擊韌度、布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

一、強(qiáng)度

 強(qiáng)度是指在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。常用的強(qiáng)度指標(biāo)有抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度。

 1. 規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp（舊標(biāo)準(zhǔn)σp)

    規(guī)定非比例延伸率等于規(guī)定的延伸計(jì)標(biāo)距百分率時(shí)的應(yīng)力。使用單位符號(hào)應(yīng)符合以下腳注說(shuō)明所規(guī)定的百分率，如Rp_0.2表示規(guī)定非比例延伸率為0.2％時(shí)的應(yīng)力，等同σ0.2。

   規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力是一些重要不銹鋼零件設(shè)計(jì)的力學(xué)依據(jù)。表示符號(hào)應(yīng)附以角標(biāo)說(shuō)明，例如Rp_0.01、Rp_0.05、R_p0.2分別表示規(guī)定比例延伸率為0.01％、0.05％、0.2％時(shí)的應(yīng)力。

 2. 屈服強(qiáng)度 

  當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，即在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)，分為上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度，過(guò)去曾叫“屈服點(diǎn)”。

    a. 上屈服強(qiáng)度是指試樣發(fā)生屈服時(shí)，應(yīng)力首次下降前的最高值。符號(hào)為ReH單位為MPa。

    b. 下屈服強(qiáng)度是指屈服期間不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)的最低應(yīng)力。符號(hào)為RcL，單位為MPa。

 3. 抗拉強(qiáng)度 

  拉伸試驗(yàn)時(shí)，最大力(Fm)除以試樣原始橫截面積(S0)四為材料的最大應(yīng)力，等同原σb。符號(hào)為Rm，單位為MPa。

二、塑性

材料斷裂前發(fā)生不可迸永久變形的能力叫塑性。常用的塑性指標(biāo)有斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。

（1）斷后伸長(zhǎng)率 試樣拉斷后，斷后標(biāo)距的殘留伸長(zhǎng)（Lu-L0）與原始標(biāo)距（L0）之比稱為斷后伸長(zhǎng)率。符號(hào)為A，即

三、硬度

  硬度實(shí)際上是指一個(gè)小的金屬表面或很小的體積內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或抵抗破裂的一種抗力。它是材料的彈性、強(qiáng)度、塑性、韌性等一系列不同力學(xué)性能組成的綜合性能指標(biāo)，是選擇材料的重要依據(jù)。

  由于硬度試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便、迅速，又可直接在零件上進(jìn)行試驗(yàn)基本不破壞工件，因此在生產(chǎn)和科研上應(yīng)用得很廣。目前，在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的硬度是布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。

 1. 布氏硬度 

   布氏硬度的試驗(yàn)原理是對(duì)一定直徑（mm）的硬質(zhì)合金球施加試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間（s）后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)定試樣表面壓痕的直徑（mm），即求得布氏硬度值（HBW）。

   布氏硬度值的表示：布氏硬度符號(hào)用HBW表示。符號(hào)HBW前面數(shù)值為硬度值，符號(hào)后面是按如下順序表示試驗(yàn)條件的指標(biāo)：

    a. 硬質(zhì)合金球直徑（mm）。

    b. 試驗(yàn)力大小的數(shù)值［（k）N］。

    c. 與規(guī)定時(shí)間不同的試驗(yàn)力保持時(shí)間（s）。

    例1：255HBW5／750 表示用直徑5mm的硬質(zhì)合金球在7.355kN試驗(yàn)力下保持10～15s測(cè)定的布氏硬度值為255（較短的保持時(shí)間可不列出）。

    例2：606HBW1／30／20表示用直徑1mm的硬質(zhì)合金球在294.2N試驗(yàn)力下保持20s，測(cè)定的布氏硬度值為606。

   鑒于有的鋼鐵材料在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的要求值是壓痕直徑，為便于進(jìn)行換算，現(xiàn)列出平面硬度值計(jì)算簡(jiǎn)表，見(jiàn)表2-3。

  布氏硬度試驗(yàn)方法摘自GB／T 231.1-2009《金屬材料 布氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》。

 2. 洛氏硬度 

  洛氏硬度試驗(yàn)法摘自GB／T 230.1-2009《金屬材料 洛氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T標(biāo)尺）》。

  洛氏硬度試驗(yàn)法是目前工廠中應(yīng)用最廣泛的試驗(yàn)方法之一。

  洛氏硬度試驗(yàn)原理及洛氏硬度表示：將壓頭（金剛石圓錐、鋼球或硬質(zhì)合金球）分兩個(gè)步驟壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，測(cè)量被測(cè)試金屬表面在主試驗(yàn)力下殘留的壓痕深度以此來(lái)計(jì)算試件的硬度值，即

  洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)，其硬度值可從硬度計(jì)的指示器上直接讀出，而無(wú)需測(cè)量壓痕深度，硬度值只表示高低故而沒(méi)有單位。本書常用的洛氏硬度值為HRC、HRB?，F(xiàn)把工廠常用的三種硬度標(biāo)尺及試驗(yàn)范圍列于表2-4。

  測(cè)出硬度值后，應(yīng)標(biāo)明硬度值符號(hào)（用球測(cè)量應(yīng)表明壓頭代號(hào)，鋼球?yàn)镾，硬質(zhì)合金球?yàn)閃）。

  例如，59HRC表示用C標(biāo)尺測(cè)得洛氏硬度值為59；60HRBW表示用硬質(zhì)合金球壓頭在B標(biāo)尺上測(cè)得的洛氏硬度值為60。

  洛氏硬度試驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、迅速，壓痕較小，故可在工件表面或較薄的金屬上進(jìn)行試驗(yàn)，并適于大量生產(chǎn)中的成品檢查，適于各種軟硬材料。

 3. 維氏硬度 

  維氏硬度試驗(yàn)摘自GB/T 4340.1-2009《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》。

  其試驗(yàn)原理是將頂部?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)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，并通過(guò)測(cè)量試樣表面壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度來(lái)確定試件硬度。所得硬度值用符號(hào)HV表示。

  HV可根據(jù)壓痕對(duì)角線平均長(zhǎng)度d值查表求出，也可用公式HV=0.1891F/d2計(jì)算求出。

  例如，640HV30表示在試驗(yàn)力294.2N下保持10～15s，測(cè)得的維氏硬度值為640（HV后面數(shù)值為試驗(yàn)力值，試驗(yàn)力保持時(shí)間10～15s不標(biāo)注）；640HV30/20 表示在試驗(yàn)力為294.2N下保持20s，測(cè)得的維氏硬度值為640。

四、沖擊吸收功

  機(jī)械零件在服役過(guò)程中不僅受到靜載荷與變動(dòng)載荷的作用，還受到?jīng)_擊載荷的作用因此在設(shè)計(jì)零件和工具時(shí)，必須考慮所選用材料的沖擊吸收收功。

  GB/T 229-2007《金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》規(guī)定，用一定尺寸和形狀不同的夏比標(biāo)準(zhǔn)試樣，在擺錘式一次沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，以沖擊試樣時(shí)所消耗的沖擊吸收功來(lái)測(cè)定鋼鐵材料的沖擊吸收功。符號(hào)為Ak，單位為J。

  在原標(biāo)準(zhǔn)中用試樣斷口處截面積SN去除Ak即得到?jīng)_擊韌度，用αk表示，單位為J／c㎡。

  對(duì)一般鋼材來(lái)說(shuō)，所測(cè)沖擊吸收功Ak越大，材料的韌性越好。本書在一些鋼號(hào)力學(xué)性能上都標(biāo)有其Ak值，可供選材時(shí)參考。

  本書上面介紹了鋼的力學(xué)性能，在選擇不銹鋼材料時(shí)很重要，因?yàn)椴讳P鋼工件在使用時(shí)要承受載荷，不銹鋼容器要承受一定壓力，圖2-1中給出了13種基本不銹鋼的耐蝕性和強(qiáng)度的相互關(guān)系，供選材時(shí)參考。