金属材料的硬度测定

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1、任务二金属材料的性能学习目标完成本项目后，你应当能：1.选择和操作硬度计。2.懂得工作安全要领。3.叙述工程材料的主要性能。4.识别金属材料的牌号，并能叙述其性能及用途。学习任务描述选择适宜的硬度计，对组成滑动轴承座的零件（或给定的金属材料）进行材料硬度的测量，并分析不同的零件的硬度。强度和硬度是材料力学中两个非常重要的指标，强度一般用万能试验机来测定，硬度则用硬度计来测定。广义的说万能试验机和硬度计都属于材料试验机。根据材料特性的不同，需要不同的硬度计来进行测定材料的硬度。其中应用最为广泛的是洛氏硬

2、度计、布氏硬度计和维氏硬度计等。注意事项1、试样两端要平行，表面要平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨，以免影响测定。2、圆柱形试样应放在带有V形槽的工作台上操作，以防试样滚动。3、加载时应细心操作，以免损坏压头。4、测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。5、金刚钻压头系贵重物品，质硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其他物件碰撞。6、应根据硬度试验机的使用范围，按规定合理选用不同的载荷和压头，超过使用范围，将不能获得准确的硬度值。任务1金属材料的性能任何机械零件或工具，在使用

3、过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。一强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ

4、，单位为MPa。工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb表示。二塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用y表示。伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好

5、；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。三硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标，它表示材料在外力作用下抵抗变形或破裂的能力。硬度不是金属独立的基本性能，而是反映材料弹性、强度与塑性等的综合性能指标。常用的硬度指标有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）等。硬度高的材料强度越高，耐磨性能越好，而切削加工性能较差。四冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性，用Ak表示，单位为J。Ak值越大，则材料的韧性就越好。Ak值

6、低的材料叫做脆性材料，Ak值高的材料叫韧性材料。很多零件，如齿轮、连杆等，工作时受到很大的冲击载荷，因此要用Ak值高的材料制造。铸铁的Ak值很低，灰口铸铁Ak值近于零，不能用来制造承受冲击载荷的零件。五疲劳强度疲劳强度是指金属材料在无限次交变载荷作用下不破坏的最大应力，或称为疲劳极限。实际上金属材料并不可能作无限多次交变载荷实验。一般试验时规定，钢在经受107次、非铁（有色）金属材料经受108次交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用σ-1表

7、示。任务2机械零件的常用材料机械零件的常用材料分为金属和非金属两大类，其中，金属材料应用最广，非金属材料以独特的性能也日益显示出广阔的应用前景。金属材料包括黑色金属（钢、铸铁）和有色金属，前者应用最多。一钢钢按化学成分可分为碳素钢和合金钢。就钢的生产来讲，世界各国生产碳钢约占80%，合金钢约占20%。碳的质量分数（ωc）小于2.11%的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢。1、碳素钢碳素钢的性能主要取决于含碳量，即碳的质量百分含量。含碳量越高，钢的强度越高，塑性越低。由于碳素钢生产批量大，价格低，供应充足，一

8、般的机械零件应优先选用。碳素钢分为碳素结构钢（GB/T700—1988）和优质碳素结构钢（GB/T699—1988）。前者主要用于受力不大而且基本上是承受静载荷的零件，其中Q235、Q255较为常用。这类钢只保证机械强度，不保证化学成分，故不能进行热处理。优质碳素结构钢含磷、硫等杂质较少，其性能优于碳素结构钢，而且能同时保证钢的机械性能和化学成分，可以进行热处理，故常用于受力较大，且受变载荷或冲击载荷作用的零件。优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，代表钢