不銹鋼：硬度和合金特性

不銹鋼壓痕

不銹鋼主要用於耐腐蝕，但其耐用性和硬度使其成為用途極為廣泛的材料。不銹鋼的硬度決定了它的許多潛在應用。 

不銹鋼棒

鋼鐵的應用範圍廣泛，從工業零件、汽車零件、橋樑建造到消費品，不一而足。不銹鋼的分類方法之一是根據其成分和硬度。 

在本文中，您將了解不銹鋼硬度以及影響不銹鋼硬度的因素，重點是如何提高硬度。

什麼是硬度？

在鋼樣品上鑽孔

硬度是指材料在承受負荷時抵抗任何局部塑性變形、刮擦和壓痕的能力。對於不銹鋼而言，硬度是一種機械性質，會影響材料的耐磨性、強度和可加工性。

材料硬度透過壓痕試驗確定，抗穿透性則透過預先設定的工具測量。硬度可以用硬度標度來量化。

不銹鋼的硬度隨合金成分、熱處理和成型方法的不同而有很大差異。 

如何測量鋼的硬度？

測試不銹鋼硬度有標準化的方法。這些測試測量不銹鋼對鑽石或球形工具壓痕的抵抗力。 

洛氏硬度測試

洛氏硬度計

洛氏硬度測試使用特定的負荷和工具形狀。洛氏硬度計有兩種常用的測量標度，用於測量不銹鋼。第一種是洛氏C標度（HRC），第二種是洛氏B標度（HRB）。 

HRB 和 HRC 的差異在於不銹鋼的硬度。 HRB 代表較軟的不鏽鋼 不銹鋼合金牌號，而 HRC 主要用於馬氏體鋼等較硬的不銹鋼等級。

洛氏硬度測試使用較小的負荷使壓頭就位，然後施加較大的負荷將壓頭壓入不銹鋼。以420等馬氏體不銹鋼為例，其硬度可達到HRC 50或更高，而304不銹鋼的硬度則在70-90洛氏硬度B範圍內。 

布氏硬度測試

布氏硬度測試

布氏硬度測試測量的是壓痕的直徑，所用工具是由硬化鋼製成的圓形壓痕球；現代測試儀則使用碳化鎢球。布氏硬度測試非常適合測量較軟的不銹鋼。 

布氏硬度計使用HB值；例如，奧氏體不銹鋼的HB值可能在150到200 HB之間。它不適用於硬質材料，但可以用於軟質材料，並且適用於更廣泛的材料。 

維氏硬度測試

維氏試驗

維氏硬度測試使用金字塔形鑽石壓頭，在受控負荷下產生壓痕。維氏硬度測試使用維氏單位 (HV)。維氏硬度測試適用於軟硬不銹鋼。 

它可用於硬化不銹鋼，並提供精確的測量。例如，它可以用於沉澱硬化不銹鋼，其硬度值超過 300 HV，以體現高強度。 

影響不銹鋼硬度的因素

不銹鋼的硬度受許多因素影響，從其成分到熱處理和後處理方法。 

組成

化學成分是影響不銹鋼硬度的主要因素。不銹鋼由鐵和碳構成，並添加鉻、鎳和鉬等次要合金元素。 

鉻的含量為 10.5% 至 30%，主要因其耐腐蝕性能而添加，並形成氧化層為不銹鋼提供保護。 

鎳通常存在於304和316不銹鋼中，用於提高延展性。影響不銹鋼硬度最主要的因素是合金中的碳含量。 

晶粒結構

金屬合金的晶粒結構

不銹鋼的微觀結構因合金元素和鋼加工而改變。 

• 奧氏體不銹鋼： 304 和 316 不鏽鋼具有面心立方結構 (FCC)。它們具有優異的 耐腐蝕性能 但由於其延展性，硬度較低。這些FCC不銹鋼不能透過熱處理進行硬化，但可以進行加工硬化。 
• 馬氏體不銹鋼： 410和420等牌號具有體心四方結構。這意味著可以透過淬火、回火等熱處理方法來強化馬氏體不銹鋼。
• 沉澱硬化鋼： 這些合金透過以下方式實現高強度和硬度 沉澱硬化.此方法在熱處理後引入沉澱物。  

熱處理

熱處理是改變不銹鋼硬度的過程。對於馬氏體鋼和沈澱硬化鋼種來說，熱處理是提高硬度的首選方法。 

在熱處理中，淬火過程是指將不銹鋼從高溫快速冷卻，以將硬化結構固定或鎖定在晶格中。回火可降低不銹鋼的脆性，同時保持其硬度。 

奧氏體不銹鋼等級，例如 304 和 316，在 CNC加工不銹鋼，不能透過熱處理硬化；而是透過加工硬化來強化。 

成型工藝

成型工藝是將不銹鋼製成所需零件的機械過程。機械變形也可以增強鋼材的強度和硬度。 

冷加工

冷加工製程是在室溫下進行軋製、拉伸或彎曲（不銹鋼板製造中很常見），這可以使 304 和 316 等奧氏體不銹鋼加工硬化。 

熱加工

高溫熱加工有很多好處，其中之一就是透過允許不銹鋼微觀結構中的再結晶和應力消除來降低硬度。 

鍛造

鍛造使不銹鋼在高壓和高負荷下成型。鍛造馬氏體不銹鋼後進行熱處理可以提高其硬度，而對於奧氏體不銹鋼，鍛造僅能提供中等程度的加工硬化。 

不銹鋼的種類及其硬度、用途、性能及比較

不同類型的不銹鋼由於成型、成分、微觀結構和機械性質的不同，其硬度也不同。 不銹鋼特性最常見的不銹鋼在化學成分上表現出簡單的變化，但這改變了它們的主要用途。 

304 不鏽鋼：特性與硬度

304系列的300不鏽鋼含有18%的鉻和8%的鎳。它也被稱為 18-8不銹鋼 以其優異的耐腐蝕性和可加工性而聞名。與其他不銹鋼相比，它的硬度相對較低 

304不鏽鋼的硬度範圍為洛氏硬度70-90 B，或布氏硬度150-200。由於其耐腐蝕性，它被廣泛應用於化學設備和食品加工設備。 

316 不鏽鋼：增強耐腐蝕性和硬度

316L不銹鋼零件特性

316 不銹鋼是 300 系列的另一種奧氏體不銹鋼，含有 2 - 3% 的鉬，具有耐腐蝕性能，特別適用於海洋和氯化物環境。 

316 硬度範圍為洛氏硬度 B 70-90。主要用於船舶、海洋環境和醫療設備。它也被稱為 手術鋼 因為它可用於手術器械。

420 不鏽鋼：高硬度應用

馬氏體420不銹鋼的碳含量較高，透過熱處理可獲得更高的硬度。 420的洛氏硬度C可達50-55。 

硬度越高，耐磨性越好，在手術器械、閥門等領域的應用也越廣泛，但其耐腐蝕性遠低於316、304不鏽鋼。

410不銹鋼：平衡硬度和韌性

410不銹鋼也是一種馬氏體不銹鋼，碳含量低於420不銹鋼，硬度適中。熱處理後硬度為30-40HRC。它兼具耐腐蝕和硬化性能。 

手術鋼和不鏽鋼哪個比較好？

在了解了兩種鋼材的特性和性能後，可能會出現這樣的問題。沒有比這更好的了；唯一的分界線是特定應用的適用性。這是我們多年處理 100 多種材料的經驗所支持的觀點。 

手術鋼及不銹鋼用途廣泛、耐腐蝕、耐用。這些只是一些相似之處，但材料也有差異，這有助於確定使用哪種類型。 

差異在於具體的合金成分，這些成分賦予材料不同的性能和特性。 

不銹鋼硬度與醫用鋼硬度比較

醫用鋼和不銹鋼都具有極高的耐用性和耐腐蝕性，但它們的硬度會因具體等級和成分的不同而有所差異。醫用鋼是一種專為醫療、工業和衛生應用而設計的不銹鋼，通常含有其他元素以提高強度、抗銹性和表面性能。而普通不銹鋼則有多種等級，廣泛應用於建築、廚具和製造業，其中一些等級的硬度低於或低於醫用鋼。

由於這兩種材料的生產用途不同，因此沒有任何材料在硬度上絕對優於另一種，其整體性能取決於合金品質、熱處理和預期用途。

提高不銹鋼的硬度

金屬製造商使用多種方法來提高不銹鋼的硬度。 

• 熱處理： 對於 410 和 420 等馬氏體等級，淬火和回火可以顯著提高硬度，形成堅硬的馬氏體結構，而回火可以降低脆性。 
• 加工硬化： 冷加工奧氏體鋼可提高其硬度和抗拉強度。
• 沉澱： 沉澱硬化不銹鋼在熱處理後形成沉澱物，以增強強度和硬度，同時不犧牲耐腐蝕性。
• 合金化： 增加不銹鋼的碳含量可以立即使其變得更硬、更耐磨。 C碳鋼和不銹鋼 強度差異很大。使用鉬也可以達到相同的效果。 

結語

不銹鋼硬度是決定其應用和適用性的最關鍵特性之一。了解影響硬度的因素，例如化學成分、晶粒結構、熱處理和成型，可以幫助您選擇合適的不銹鋼牌號。 

熱處理等技術可以提高不銹鋼的硬度；但是，您需要注意不銹鋼的微觀結構和合金元素，因為某些熱處理方法對某些等級的不銹鋼不起作用。 

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常見問題

304不銹鋼的硬度是多少？

304 不鏽鋼的硬度為洛氏硬度 B 70 – 90。此範圍是由於加工硬化方法會導致硬度變化。 

304 不鏽鋼和 316 不鏽鋼哪個比較硬？

304 和 316 不鏽鋼的硬度相似，皆為 70 – 90 HRB。但通常情況下，304 不銹鋼的硬度更高。 

304不銹鋼是硬的還是軟的？

304 不鏽鋼是一種低碳軟鋼，HRB 硬度為 70 – 90。 

不銹鋼是如何硬化的？

不銹鋼可以透過熱處理、加工硬化或沉澱硬化等方法進行硬化。具體方法很大程度上取決於不銹鋼的微觀結構。