工程材料2011[1][1].2new

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1、工程材料及机械制造基础(Ⅰ)实验指导书机械与电子工程学院机械基础实验室2011年2月—26—目　　　录　　　　　　实验一：　金属材料的机械性能－硬度实验二：铁碳平衡组织的分析附录一金相显微镜的使用附录二金相试样的制备实验三：　综合性实验实验规则1.实验前按实验指导书有关内容进行预习，了解本次实验的目的、要求。2.按规定的时间到实验室。除与本次实验有关的书籍和文具外，其它物品不得携入室内。3.实验室内保持整洁、安静，严禁吸烟，不准乱扔杂物，不准随地吐痰。4.开始实验之前，应在教师指导下，对照实验仪器，了解它们的结构、调整和使用方法。5.作

2、实验时，须经教师同意方可使用仪器。在接通电源时，要特别注意仪器所要求的电压。实验中要严肃认真，按规定的操作步骤操作，记录数据。操作要仔细，切忽用手触摸仪器的工作表面和光学镜片。6.要爱护实验设备，节约使用消耗材料。若仪器发生故障，应立即报告教师进行处理，不得自行拆修。7.凡与本次实验无关的仪器设备，均不得动用触摸。8.实验完毕，切断仪器电源，清理实验场地，将所用的实验设备整理好，放还原处，认真书写实验报告。经教师同意后，方可离开实验室。9.凡不遵守实验规则者，经指出不改正者，教师有权停止其实验。如情节严重，对实验设备造成损坏者，应负赔偿

3、责任，并给予处分。实验报告内容和要求学生对所作的实验应该做到原理清楚，实验方法及操作步骤正确。实验数据比较可靠，而且会处理实验数据，会查阅相关资料。实验报告应由每个学生个人独立完成，用钢笔或圆珠笔（图可用铅笔）书写。报告内容要层次清楚，文字简明通顺，图、表清晰。实验报告的一般内容如下：1.实验名称；2.实验目的；3.实验设备（名称、测量范围），实验材料等；4.实验原理；5.实验数据；6.实验结论；7.认真回答实验思考题。—26—实验一：　金属材料的机械性能－硬度一、硬度的概念所谓硬度是材料对一更硬物体压入其内时所表现的抵抗力。硬度计在生

4、产和科研中应用十分广泛，这是由于硬度试验与其他机械性能试验如拉伸、弯曲试验等比较，具有下列特点：(1)试验后工件不被破坏；2)可以在各种形状和尺寸的试件上进行试验，不需要特别试样；(3)试验方法简单，操作方便，测量迅速；(4)材料的硬度值与其强度极限有近似的正比关系：σb=KHB(MPa)式中K为一系数，不同的材料和不同的热处理状态其k值不同。例如碳钢的K值为3．6，调质状态的合金钢为3．4，铸铝为0.26。常用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度。二、布氏硬度计1．基本原理如附图1—l所示，用截荷P(N)，将直径为

5、D(mm)的淬火钢球或硬质合金球压入试件表面，并保持一定时间，而后卸除截荷，测出压痕直径"d(mm)，求得压痕球形面积F，单位压痕面积上所承受的平均压力(P／F)的　　　　　　大小，定义为试样的布氏硬度。　　　　　　　　　附图1－1布氏硬度试验原理(1-1)在P和D一定的情况下，布氏硬度值的高低取决于压痕的直径d，d越大，表明金属的变形抗力越低，HB值越低，反之硬度高。由于压头的材料不同,布氏硬度用不同符号表示，以示区别。当压头为淬火钢球时，其符号为HBS(适用于布氏硬度值在450以下的材料)，当压头为硬质合金球时，其符号为HBW(适用

6、于布氏硬度值为450～650的材料)。符号HBS或HBW之前的数字为硬度值，符号后面的数值依次表示球体直径，载荷大小及载荷保持时间，用以表示试验条件(保持时间为10～15s的，可不标注)。例如150HBSl0／1000／30，即用10mm淬火钢球在9．81kN(1000kgf)载荷作用下，保持30s，测得的布氏硬度为150。在测定软硬不同材料或厚薄不一工件的布氏硬度值时，必须选用不同大小的载荷P和球体直径D。在这种情况下，为了收到统一的、可以相互比较的硬度值，必须使压痕的形状遵守相似原理，即当用不同直径D1和D2的球体，在不同的载荷P1

7、和P2作用下压入同一种金属表面时，应使两个压痕的压入角相等，如附图1-2所示。由图可见d=Dsin(1-2)—26—附图1-2　压痕相似原理代入（1-1）式得：　　　　　　　　　　（1-3）由（1-3）可见，只要压入角不变，为定值，则对同一材料来说，布氏硬度值是相同的；而对不同材料，所得布氏硬度值是可进行比较的。根据国家标准(GB231—8．4)规定，值有7种。主要根据试样材及其硬度和厚度按附表1-1来选择球体直径D、载荷P载荷保持时间。　　　　　　　　　　　　附表1-1布氏硬度试验规范金属类型布氏硬度范围(HB)试件厚度(mm)负荷P

8、与压头直径D的关系钢球直径D(mm)负荷P载荷保持时间(秒)黑色金属140—4506—34—2<2P＝3010.05.02.5300007500187510黑色金属<140>66—3<3P＝3010.05.