金属材料硬度测定

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1、----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方实验2金属材料硬度测定一、实验目的1.掌握金属布氏、洛氏、维氏硬度的试验原理和测定方法。2.了解各种硬度试验方法的特点、应用范围及选用原则。3.学会正确使用各种硬度计。二、实验原理硬度是材料力学性能的重要指标之一，而硬度试验则是判断金属材料或零件质量的重要手段。由于金属的硬度与其他机械性能有相互对应关系，因此，大多数金属材料可以通过测定硬度近似地推算出其他机械性能，如强度、疲劳、蠕变和磨损等。金属硬度试验是一种较为迅速而经济的力学性能试验方

2、法，在生产及科研中应用非常广泛。硬度试验方法有很多，最常用的有：布什法、洛氏法、维氏法和显微维氏法。1.金属材料布氏硬度布什硬度试验是将直径为D（mm）的硬质钢球，以相应的试验力F（kgf）压入被测金属表面（如图所示）经规定保持时间t（s）后卸除外力，测量试样表面的球形压痕直径d（mm），求压痕表面积A（mm2）。将单位压痕面积承受的平均压力（F/A）定义为布什硬度，其符号用HB表示。F图2-1布氏硬度试验原理图（a）钢球压入试样表面（b）卸去载体后测定压痕直径（a）（b）其计算公式如下：（2-1）式中h——压痕凹陷的深度，mm；πDh——为压痕的

3、表面积，mm2布氏硬度的单位为kgf/mm2，但一般不标注单位。如载荷的单位用牛顿(N)，则布氏硬度的单位变为MPa，上式的右端应乘以0.102。----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方式中的d是变数，故只需测出压痕直径d，根据D和F值就可以计算出HB值。在实际测量时，可由压痕直径d直径查表得到HB值。压痕直径是用读数显微镜测量的，其使用方法参照图2-2。.在读数显微镜的

4、测微目镜组中装有两块上下分划板，上分划板刻有0～8毫米长的标尺，标尺每格的格值为1毫米（见图2-2a）。下分划板装在上分划板的下面，其上刻有一条长刻线，并和上分划板的标尺相垂直（见图2-2a）。当旋动读数指示套时，下分划板可左右移动，而上分划板则固定不动。读数指示套由0～100划分了100个小格，每一小格的单位是0.01毫米（见图2-2b）。使用读数显微镜测量压痕直径时，将仪器置于被测试样上，并使读数显微镜的入光孔朝向光线，被测试样用自然光或灯光照射，然后调节目镜焦距，使视场中同时看清分划板和物象。进行测量时，先旋动读数指示套，使刻有长丝的下分划板

5、移动，同时稍微移动读数显微镜，使竖直长丝与被测压痕的一边相切，得一读数，然后再旋动读数指示套，使竖直长丝与被测压痕的另一边相切，又得一读数，二者之差即为被测压痕的直径。图2-2读数显微镜测量示意图（a）测量示例（b）读数显示套布氏硬度值的表示方法，一般记为“数字+硬度符号(HBW)+数字/数字/数字”的形式，符号前面的数字为硬度值，符号后面的数字依次表示钢球直径、载荷大小及载荷保持时间等试验条件。例如，当用5mm钢球，在3000kgf载荷作用下保持30s时测得的硬度值为600，则记为600HBW10/3000/30。当保持时间为10~15s时可不标

6、注。球体直径D规定有四种：10、5、2.5和1mm。主要根据试样厚度来选择，试样厚度至少应为压痕深度的8倍。在试样厚度允许的条件下，应尽可能选用较大直径的球体作压头，从而得到能够真实反映出金属平均硬度的较大压痕。布氏硬度试验的基本条件是载荷P和压球直径D必须事先确定，只有这样所得的数据才能进行相互比较。对于材料相同而厚薄不同的工件，为了测得相同的布氏硬度值，在选配压头直径D及试验力F时，应保证得到几何相似的压痕（即压痕的压入角φ保持不变）。从图2-2中可看出，φ和d的关系代入（2-1）式后得：（2-3）----------专业最好文档，专业为你服务

7、，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方----------专业最好文档，专业为你服务，急你所急，供你所需-------------文档下载最佳的地方由公式（2-2）可知要保证同一材料得到相同的硬度值，必须使F/D2为常数。这样对于不同材料来讲，得到的硬度值也可以进行比较。对于软硬不同的材料，为了测得统一的、可资比较的硬度值，应选用不同的F/D2的比值，以便将压入角φ限制在28˚～74˚的范围内，与此对应的压痕直径d在(0.24～0.6)D之间。图2-2压痕相似原理生产上常用的F/D2值规定有30、15、10、5、2.5和1

8、共六种，根据材料种类不同和布氏硬度的范围而分别采用，如表2-1所示当球体直径D及F/D2比值确定后，试验力F也就随之被确定