鋼鐵材料包含多種相組織成分,而不同相組織的力學性能以及它們所占的體積百分比將決定了材料的宏觀力學性能。為了獲得一定特殊性質的鋼鐵材料,研究清楚不同相組織的力學性能顯得尤為重要。
然而常規的力學性能表征手段,例如拉伸/壓縮測試、布氏硬度、洛氏硬度以及維氏硬度等技術手段都受到限制,因為材料內部的組織尺寸通常在亞微米到幾十微米的尺度,傳統力學測試手段沒法單獨測量出這種微小相組織的力學性能。
納米壓痕以及原位納米力學測試技術都是近些年發展起來的測試手段,它們的主要優點就是載荷可以控制在納牛量級,壓入深度可以控制在納米量級,而樣品表面的定位能力可以被精確控制在幾十納米到亞微米量級,所有這些因素決定了該設備非常適合鋼鐵材料中各種相組織的力學性能測量。
例如超級雙相不銹鋼兼具鐵素體不銹鋼與奧氏體不銹鋼的優點,有優良的韌性、較高的強度、優良的耐點蝕與耐氯化物應力腐蝕等性能,因此,越來越多地應用于石油、化工、造紙等行業。但由于鋼中鉻、鉬含量很高,易造成金屬間化合物的析出,特別是在600~ 1000℃保溫或者緩冷時會析出金屬間化合物σ相,使鋼的塑性和韌性急劇下降,并且明顯降低鋼的耐蝕性。因此弄清楚σ相的力學性能,則十分有利于分析預測其析出量對雙相不銹鋼力學性能的影響。

某鋼集團的科研人員利用我們的納米壓痕儀并結合公司獨有的連續剛度測量技術給出了σ 相的和相定量力學性能,大量測試的統計結果相的硬度分布在14.0?17.1GPa,平均值為15.7GPa,而相的硬度分布范圍 5.7?6.8GPa, 平均值為6.1GPa。 由此可以看出相的硬度是相硬度的兩倍以上,當其大量生成時,便會使試樣的宏觀硬度大幅度上升。而兩相的楊氏模量相差50%左右。