材料硬度的测定

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1、材料硬度的测定一、           实验目的1、了解材料硬度测试的意义；2、了解影响材料硬度的因素；3、掌握静载压入法测定材料维氏硬度与洛氏硬度的原理和方法。二、           实验原理硬度是材料的一种重要力学性能，但在实际应用中，由于测量方法不同，测得的硬度所代表的材料性能也各异，所以硬度没有统一的意义，各种硬度单位也不同，彼此间没有固定的换算关系。矿物、晶体和陶瓷材料的硬度取决于其组成和结构。离子半径越小，离子电价愈高，配位数越小，结合能就越大，抵抗外力摩擦、刻划和压入的能力也就愈强，所以硬度就较大。陶瓷材料的显微结构、裂纹、杂质等都对硬度有影响。升高温度，硬度将

2、下降。陶瓷及矿物材料常用刻划硬度表示，也叫划痕硬度、莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的顺序或反映材料抵抗破坏的能力，不表示软硬的程度，后面的矿物可划破前面的矿物表面。目前莫氏硬度可分为15级。另外两类测定硬度的方法是：回跳硬度和静载压入硬度。回跳硬度反映弹性变形功的大小，但应用最广泛的是静载压入硬度。静载压入的硬度试验法种类很多，常用布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度及努普硬度法。这些方法的原理都是在静压下将一硬的物体压入被测物体表面，使材料产生局部的塑性变形并产生压痕，根据压痕的大小或深度来确定硬度值；压痕大则材料较软，压痕小则材料较硬。布氏硬度法主要用来测定金属材料中较软及中等硬度

3、的材料，很少用于陶瓷；维氏硬度法及努普硬度法都适用于较硬的材料，也用于测量陶瓷的硬度；洛氏硬度法测量的范围较广，采用不同的压头和负荷可以得到15种标准洛氏硬度。此外，还有15种表面洛氏硬度。其中，HRA，HRC能用来测量陶瓷的硬度。一般无机材料也常用显微硬度法测量，其原理和维氏硬度法一样，但其负荷载只有1～1000g，其d值只有几个微米，故较适用于测量脆性材料。三、           实验仪器与原料1、实验仪器：切片机、研磨抛光机、HVS-50型维氏硬度计、HRS-150数显洛氏硬度计。2、实验材料：实验室标准块样品、购买的建筑陶瓷样品。四、           实验步骤（一

4、）维氏硬度测定1、仪器使用预备工作①“零位”检验：检验“零位”的实质是使在Ogf状态时的金刚石角锥体压头顶端正好处在显微镜40倍物镜的物平面上。用“零位”校正显微镜观察压头像，若偏高或偏低可通过调节螺钉调节。②仪器调平：调节三只安平螺丝，使圆水泡居中，这时工作台处于水平位置，也表示加荷主轴处于沿垂位置，这是显微硬度计进行正常工作所必须的。③照明调节：照明调节的目的是要使显微镜视场中看到的试样工作面既明亮又均匀对称。为此可调节照明灯抱的位置及照明亮度旋钮。2、试样安放：对于厚试样可直接放在工作台上进行测定，对薄试样则需要加垫辅助工作台。比较方整的试样或圆柱体可用平口钳夹紧，需保证

5、被测试样的表面与钳口的上平面共面。薄片试样可将薄片夹紧器进行装夹，测定0.2--4mm圆柱体试样的端面的硬度时可用圆柱体夹紧器。对于形状比较复杂的零件可用橡皮泥粘在压平台上，然后在压平机上制平，以保证试样表面与工作台的平行度。3、硬度测定(1)选择好欲加载荷后，按下硬度计电源开关，选择合适的保荷时间。(2)安置试样：将试样选择适当的装夹工具安置在仪器工作台上，并将工作台移到左端。(3）调焦：缓慢转动手轮，可看到视场逐渐变得明亮，先看到模糊的灯丝象，然后再看到试样的表面象，直调至最清晰为止。(4)转动工作台上纵横向微分筒，在视场里找出试样需测试部位。(5)推动中平台使工作台移至右

6、端，这时试样从显微镜视场中平缓移到加荷机构的金刚石角锥体压头下面。(6）加荷：按下加荷按钮，当指示绿灯亮，表示开始加荷，红灯亮时表示进入负荷保持时间，当自动卸荷完毕后绿灯熄灭，窗口显示又恢复到原先设定的时间，即加荷全过程完成。(7)将工作台推回原来位置进行压痕对角线的测定。旋转测微目镜可用同样方法测得另一条对角线长度(8)重复5～10的测量步骤，可对同一物体测量不超过9点硬度值。（二）洛氏硬度测定1、转动变荷手轮，确定试验力（HRA转到60(588N)处，HRB转到100(980N)处，HRC转到150(1471N)处）。    2、装压头，将插入压头柄缺口上，拧紧止紧螺钉（H

7、RA和HRC用金刚石压头，HRB用直径1.5875mm硬质合金球形压头）。    3、将硬度块或工件放入工作台，转动表盘使长指针指准“C”处（测试HRB时，长指针指向“B”处）。转动旋轮使螺杆上升，试件缓慢无冲击地与压头接触，此时观察表盘并慢慢上升螺杆，使长指针转过三圈基本指向“C”处（注：长指针的指向误差不能超5个分度值，若超此范围，应换测点重做）。此时已施加了98.07N初试验力。转动表盘，使长指针对准“C”位。    4、加卸荷手柄。后推后推手柄加载试验力。手柄应在2-8秒内推至。总试