《工程材料学》实验指导书

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1、《工程材料学》实验指导书适用专业:材料成型及控制工程课程代码:6000089总学时：56总学分:3.5编写单位:材料科学与工程学院编写人:审核人:审批人：实验一金属材料的硬度实验2实验二铁碳合金平衡组织的观察7实验三钢的热处理操作10实验四碳钢的非平衡及铸铁组织观察14注释18主要参考文献18实验一金属材料的硬度实验一、实验目的和任务1.了解硬度测定的基本原理和应用范I韦I。2.了解布氏、洛氏硬度试验机的主耍结构及操作方法。二、实验仪器、设备及材料1.HB-3000型布氏硬度试验机；2.H-100型洛氏硬度实验机3.读数放大镜4.试样：调质状态45钢和淬火状态

2、T12钢。三、实验原理硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。一般认为硬度是金属表面抵抗局部压入变形或刻划破裂的能力。硬度值越高，金属表面抵抗塑性变形或刻划破裂的能力就越大。另外，金属的硕度与其它机械性能之间存在一定的内在联系。例如，硕度和强度之间的联系，可用下式表示：Ob=K・HB式中：（几一一材料的抗拉强度值；HB一一布氏硬度值；K一一系数。退火状态的碳钢K=0.34〜0.36合金调质钢K二0.33〜0.35有色金属合金K=0.33〜0.53利用硬度值述可估算材料的耐磨性。通常，硬度值意高，材料的耐磨性愈好。硬度测定迅速方便，试验后仅在金属局部表面留下微

3、小压痕，不会损坏被测试刈像。因此，硬度试验作为测定材料性能、检验产品质量、制定加工工艺的一种简便方法，在生产屮得到广泛应用，其中，以布氏碾度和洛氏硕度的应用比例最大。1、布氏硬度（1）试验原理在一定的压力下，将一定直径的球体，压入金属表面（图1一1）,并保持一定的时间，然后卸除载荷，测量压痕直径，计算压痕单位面积上所受载荷的大小。由此获得的材料硬度值便称为布氏硬度（值），用HB表示（当球体是淬火钢球时，HB标识符力HBS；当球体是硬质合金时，HB标识符为HBW）:(b)A和&的关系图44布氏段度试脸原理图IIB=P/尺凹=2P兀D(D-^D2-d2)式中：P—

4、试验载荷(10lN)Fh—压痕面积(nmf)D一球体直径(mm)d—压痕直径(mm)由于金属材料有硬有软,所测工件有厚有厚有薄，因此，在测定布氏硬度值时，就需要有不同载荷P和球体直径叽为了得到统一的.可以相互比较的数值，必须使P和D之间维持某-比值关系。对同-材料而言，只要能满足备=常数(规定为30、心2.5),所得的碗是一样的。对不同材料来说，所得的HB值也是可以进行比较的。布氏硕度的试验条件及适用范围见表1-1。表1一1布氏硕度试验规范材料硬度范围(HB)试样厚度(mm)PD2钢球直径D(mm)戟荷P(N)我荷保持时间(S)6，-3103000040〜45

5、04"-23057500】0〜15黑色金属<22.51875<140>610100006亠-3105250010〜15<32.5625铝合金及>61010000镁合金36〜1306亠■3105250030±2<32.5625铝合金及>6102500轴承合金8〜356〜32.55•62560±2<312.5156（2）布氏硬度试验要求•试样表面必须平整光洁，以使压痕边缘清晰，保证精确测量压痕直径d；・压痕距离试样边缘应大子D（钢球直径），两压痕之间距离应不小于D；•用读数显微镜测量压痕直径d时，应从相互垂直的两个方向上进行，取其平均值；•为了表明试验条件，可在H

6、B值后标注D/P/T,如HB10/30000/10,即表示此硬度值是在钢球D=10mm,P=30000N,T二10秒的条件下得到的。2、洛氏硬度（HR）（1）试验原理洛氏硬度同布氏硬度一样也是压痕试验法，但它不是测定压痕面积，而是根据压痕深度来确定硬度值（如图1—2所示）。显然，金属愈硬，压痕深度愈浅。为了与习惯一致，人为规定用一常数K减去压痕有效深度（hs-hO来表示洛氏硬度值，并规定每0.002mm作为一个洛氏硬度单位。图1一2洛氏硬度试验原J洛氏硬度值的计算公式如下：HR=K_（禺_加）0.002-式屮：hl—预加载荷压入试样的深度5m）；h3—卸除主载

7、荷后压入试样的深度（nim）；K—常数。采用顶角为120°的金刚石圆锥时，K=0.2（用于HRA、IIRC）；采用直径为1/16”（1.588mm）或1/8”（3.176mm）的淬火钢球时K=0.26（用于HRB）。根据金属材料软硕程度不一，可选用不同的压头和载荷配合使用（见表1—2）。表1一2洛氏硬度的试验规范符号压头…负荷(N)硬度值有效范围适用范围HRA120。金刚石圆锥600>70硬质合金、表面淬火层、渗碳层HRB1.588mm钢球1000<25(60〜230HB)有色金屣、退火及正火钢HRC120。金刚石圆锥150020〜67(230〜700HB)调

8、质钢、淬火钢(2)洛氏硬度试验要求・根