2材料的硬度试验

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1、实验2材料硬度实验一、实验目的1•了解布氏、洛氏、里氏硬度试验原理和应用范围2.常握布氏、洛氏、里氏硬度试验计的基木构造和操作方法二、实验原理及设备1.概述硬度始衡量材料软硬程度的一种力学性能，由丁硕度试验的设备简单，操作迅速方便，对试样耍求低，测试中不会破坏被测试的工件等诸多优点。此外，硬度值与其他力学性能及某些工艺性能(如切削加工性.冷成形性等)都有一定的联系，可以采用硬度试验评估材料的其他力学性能指标。因此，在机械产品的设计中，硬度是一项主要技术指标。此外，在工业生产中，被广泛应用于产品质量的检验。硬度测定简便，造成的表面损伤小，基本上属于“无损”检测的范畴。测定硬度的方法很多，主要有

2、压入法，回跳法和刻划法三大类。刻划法型硬度试验则表征金属抵抗破裂的能力，而压入法型硬度试验则表征金属抵抗变形的能力，所得到的硕度值的大小实质上是表示金属表面抵抗外物压入所引起的塑性变形的抗力大小。目前，在测定硬度的方法屮，最常用的是压入硬度法，其屮布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等硬度测试方法应用广泛。2•典型压入法硬度测试原理及硬度计的构造(1)布氏硬度测试原理及硬度计的构造布氏硬度试验方法是将一直径为D的淬火钢球或硬质合金球在规定载荷p作用下压入被测试金属表面，停留一定吋间后卸除载荷，在被测试金属表面上形成一个直径d的压痕。计算出压痕单位面积所承受的平均压力，以此作为被测试金属的布

3、氏硕度值。布氏硕度用符号HB表示。其测量原理图见图1HB亠丄二(1)A兀Dh兀D(D_』D2_d2)当压头为淬火钢球吋，硬度符号为HBS,适用于布氏硬度值低于450的金属材料；当压头为硬质合金球吋，硬度符号为HBW,适用于布氏硬度值为450〜650的金属材料。图1布氏硬度试验原理图布氏硬度的表示方法，压头为淬火钢球，HBS；压头为硬质合金球，HBWHBS或HBW之前的数字表示硬度值，其后的数字依次为压头直径、压力和保持时间。不同材料的硬度不同，试件的厚度不同，测定布氏硬度时需选用不同直径的压头和压力。要在同一材料上测得相同的布氏硬度，或在不同的材料上测得的硬度可以相互比较，压痕的形状必须几何

4、相似，压入角应相等。因此为了相同材料的不同P和D下得到的布氏硬度测量值HB相同，F/D?应相同。按GB231-84规定，载荷与球体直径平方的比值（F/D?）有30、15、10、5、2.5、1.25和1七种，根据金屈材料的种类和布氏硕度值，可按表1选定F/D2o载荷的保持时间：黑色金屈为10〜15s,有色金屈为30s,布氏硬度值小于35时为60so表1布氏硬度试验的F/D2值的选择（摘自GB231-84）材料布氏硕度F/D2钢及铸铁<14010>14030<355铜及其合金35〜13010>13030<352.5（或1.25）轻金属及合金35〜8010（或5、15）>8010（或15）铅、锡1

5、.25（或1）布氏硬度试验大因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，故试验结果较准确。但压痕较大，不宜测试成品或薄片金属的硬度。测量布氏硬度所用的设备为布氏硬度计，常见的布氏硬度计有液压式和机械式两大类，布氏硕度试验主要设备有布氏硕度计和读数显微镜。图2为机械式布氏硕度计结构示意图。试验时，将试样4放在工作台3上，按顺时针方向转动手轮2,使工作台上升至试样与压头5接触，并在手轮打滑后再开电动机1,经二级蜗轮蜗杆减速器减速后，驱动连杆10与遥杆8向下运动，此时压头在祛码11通过大杠杆9小杠杆7及压轴6作用下，以一定大小的载荷压入试样。停留一定时间后，电动机自动反转，曲柄连杆带动

6、遥杆上升而卸除载荷。在关闭电动机后，反时针方向传动手轮，使工作台下降并取下试样。最后用读数显微镜测出压痕直径d,如图3所示，根据d的大小查表即可求得布氏硬度值。图2布氏硕度计结构示意图1—电动机，2—手伦，3—工作台，4—试样，5—压头，6—压轴7—小杠杆，8—摇杆，9—大杠杆，10—连杆，11—祛码，12—减速器镜筒图3布氏硬度测量压痕直径示意图(1)洛氏硕度测试原理及硕度计的构造洛氏硬度试验方法不同丁呀IJ氏硬度试验方法，是以压痕深浅表示材料的硬度值。其测试原理见图4。图4洛氏硬度试验原理图以一个锥顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.558mm(l/16in)的钢球为压头，0—0为金

7、刚石压头未受任何载荷时的位置，1—1为压头受到初始载荷F1的压入深度为hl的位置，此时试样和压头刚好接触。2-2为施加测试主载荷F2时的压入深度h2为位置，3—3为卸除主载荷保留初始载荷时的位置，由于试样弹性变形部分的恢复，压头提高了h3。受到主载荷的作用的实际压入深度为ho为符合人的思维，即数值越大越硬，引入一个常数K减去h表示洛氏硬度，规定：k=0.2mm时,HRC=O；k=0,HRC=100,压痕深度每