金属材料硬度测试实验指导书.doc

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1、金属材料硬度测试实验-、实验目的：1、了解淬火、回火工艺对典型碳钢性能的影响；2、了解20、45、T11钢的热处理工艺;3、掌握布氏破度、洛氏破度的测定方法及原理；4、了解各钢号的淬火、回火不同工艺对应下的破度。二、实验原理:1、布氏硬度的测量原理选择一事实上的载荷卩，把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一定吋间，然后卸去载荷，测量钢球在试样表面压出的压痕直径d,计算出压痕面积,算出载荷P与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号IIB表示。布氏硬度的测量原理如图14-4所示。设压痕的深度为h,则压痕的球冠而

2、积为：2P2PHB=—=厂•kg/mmF;rD(D-yjD2-d2)图14-4布氏硬度计试验原理示意图F=7tDh=—(D-a/d2-J2)(14-4)式中:P——测试用的载荷(kg)；D压头钢球的直径(mm)；d压痕直径(mm)；F压痕面积(mm2)o布氏硬度的单位为kg/mm2,这是F1前各国文献屮常用的单位，通常只给出数值而不写单位,如HB200,若要换算成国际单位MPa,需要将硬度值乘以9.81。布氏硬度的压头钢球直径有①2.5mm,①5mm,①10mm三种，载荷有15.6kg、62.5kg、182.5kg>250kg

3、>750kg、1000kg>3000kg七种。可根据材料的软硬不同选择配合使用。在布氏硬度测量屮只要满足P/D，为常数，则同一•材料测得的布氏硬度值是相同的。不同材料测得的布氏硬度值也可以进行比较。为了提高测量精度，通常使0.25

4、而不受个别组成相及微小不均匀度的影响。因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料；试验数据稳定，数据重复性强，布氏硬度试验的缺点是其压头为淬火钢球。由于钢球本身的变形问题，致使不难试验太硬的材料。一般在HB450以上就不能使用；由地压痕较大，成殆检验有困难；试验过程比洛氏硬度较为复杂，不能由硬度计丄直接读数（需用带刻度的低倍放大镜测出压痕直径，然后通过查表得到布氏硬度值）。2、洛氏硬度的测量原理洛氏硬度法是采用金刚石圆锥体（锥角为120°）和采用淬火钢球（直径为1.588毫米）做压头。一般较硬的金属材料（如淬火

5、后的工件）用金刚石压头;较软的金属材料则用钢球压头。其测试压痕为可见，所以人们认为其是宏观硬度测试。洛氏硬度的测试原理是根据压头压入试样表面的不可变的压痕深度来比较材料的破度数值的高低。如果直接以压痕深度大小作为计量指标，则会出现硬金属的硬度值小，而软金属的硬度值反而大的现象，这不符合人们的一般习惯。因此，用一•个选定的常数K來减去所得压痕深度值作为洛氏硬度的指标，即HR=K—h当以钢球为压头吋，K二0.26；以金刚石锥体为压头时，K=0.2o此外，在读数上乂规定以压入深度0.002毫米作为标尺刻度的一格，这样，前者的0.26

6、常数相当于130格，后者的0.2常数相当于100格，因此洛氏硬度值可由下式确定：/7HRB=130（红色表盘）0.002hHRC=100（黑色表盘）0.002因此可知，当压痕深度h=0.2mm时，HRB二30,HRC二0,这也说明为什么HRB要取0.26作为常数的原因。因为，B标尺是测试较软的金属材料，试验时有的压痕深度可能超过0.2rnni以上，若取0.2作为常数，硬度将会得到负值，为此,常把HRB的常数取得大些。应用范用很广，可用于试验各种钢铁原材料、有色金属、经淬火后高硬度工件、表面热处理工件及Ji更质合金等。优点是压痕

7、小（对试样的外观没有损害、影响），可测量高便度，可宜接读数，操作方便，效率高三、实验设备、耗材箱式加热炉三台、井式炉三台、火钳、淬火水桶、淬火油桶、预磨机，砂轮机、抛光机、HB-3000布氏硬度计、HRC-150洛氏硬度计、金相显微镜耗材名称规格单位数量20钢①14个2145钢①14个21T12钢①14个21氢氧化钠500g瓶1无水乙醇500ml瓶1盐酸500ml瓶1硝酸500ml瓶1金相砂纸600#张63金相砂纸800#张63金相砂纸400#张63定性滤纸包1食用盐500g包1玻璃烧杯100ml个10玻璃烧杯200ml个4玻

8、璃烧杯500ml个2量筒10ml个1量筒50ml个1玻璃棒6-7*250mm支5塑料洗瓶500ml个5石棉手套加大加长双5布手套双5纱手套双5档案袋个2淬火油20#kg1脱脂棉包1银子尖头把5抛光粉（三氧化二珞）瓶2抹布条5垃圾袋个2洗洁精大瓶瓶1毛巾条3香皂块2洗衣粉大包包