工程材料及机械制造基础.docx

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1、工程材料及机械制造基础实验指导书班级：姓名：学号：南京农业大学工学院机械工程系机械制造教研室编2006年10月实验一金属材料的硬度实验1实验二金相显微镜的使用和金相试样的制备9实验三铁碳合金平衡纟R织观察19实验四碳钢的热处理及显微组织观察25实验五合金钢、铸铁、有色金属显微组织观察33附表I压痕真径与布氏硬度对照表40附表II布洛维硬度换算表41工程材料及机械制适基础实验指导书实验一金属材料的硬度实验、实验目的⑴了解硬度测定的基木原理和应用范围。⑵了解布氏、洛氏便度实验机的主要结构及操作方法。⑶掌握

2、金属材料布氏、洛氏硬度的测量方法。二、实验原理硬度是金属材料力学性能指标中最常用的指标乙一，表征金属材料在局部体积内抵抗变形或破裂的能力。金属材料的硬度虽然没有确切的物理意义，但是它不仅与材料的静强度、疲劳强度存在近似的经验关系，还与其冷成形性、切削性、焊接性等T艺性能问也存在某些关系。因此硬度值对于控制材料冷热加TT艺质量也有一定的参考意义。对于玻璃、陶瓷等脆性材料，硬度还与材料的断裂韧度存在一定的经验关系。此外，表面硬度和显微硬度实验反映了金属表面及局部范围内的力学行为，因此可以用于检验材料表面或

3、鉴别微区组织。硬度测试方法很多，使用最广泛的是压入法。压入法就是把一个很硬的压头以一定的压力压入试样的表血，使金属产生压痕，然后根据压痕的大小来确定硬度值。压痕越大，则材料越软；反Z,则材料越硬。根据压头类型和几何尺寸等条件的不同，常用硬度指标有布氏便度、洛氏硬度、维氏硬度。驶度实验是金属力学性能实验屮最迅速、最简单易行的方法，可对零件直接检验，损伤小，属手非破坏性实验。金属的硬度与强度指标之间有以下近似关系：如KHB式屮內一材料的抗拉强度值；HB—布氏硬度值；K—系数。退火碳钢K：0.34〜0.36

4、；合金调质钢K=0.33〜0.35；有色金属合金K：0.33〜0.53。1布氏硬度金属布氏硬度实验按《金属布氏硬度实验方法》（GB/T231.1—2002）进行，其原理如图1・1所示，用一定直径的淬火钢球或硬质合金球，以规定负荷压入被测材料表血，经规定保荷时间示卸除负荷，测量试样表面的压痕直径，计算试样上钢球压痕的球形面积所承受的平均压力（kgf/mm。）即布氏驶度值，用HBS（淬火钢球）或HBW（硬质合金球）表示。因为压痕表面积等于h、钢球直径D于压痕深度h的乘积（S=nDh）o但由于压痕深度较难测

5、量，所以将h转换为压痕直径d:即：HBS(或HBW)=2F龙D(D-VD2-d2)HBS(W)=-=——S龙Dh式中：F为通过球压头施加在试样表而上的负荷(kgf,1kgf=9.8N)；D为球压头的貞径(mm)；d为压痕直径(mm)。图1-1布氏駛度实验原理图当所用钢球压头肓径为10mm,在29.43kN(3000kgf)负荷保持10s测定硬度时，其布氏硬度值以符号HBS表示，例如HBS400、HBS300等。在其他实验条件下，符号应在右下和注明球的直径，负荷大小及保持时间。例如：IOOHBS5/25

6、O/3O表示5mm直径的钢球在2.45kN(250kgf)下保荷30s时所测得的布氏硬度值为100。表M布氏硬度实验规范材料硬度/HBS试样厚度/mmF/D2D/mmF/N载荷保持时间/S6〜31029400140〜4504〜2305735010钢铁材料<22.51837.5>6109800<1406~3105245010<32.5612.5铜合金及镁合金36〜130>66〜3<3101052.598002450612.530铝合金及轴承合金8〜35>66〜3<32.51052.52450612.51

7、52.8860丁程材料及机械制造基础实验指导书压头肓径、载荷大小及保持载荷的时间按表1—1选择。淬火钢球压头用于测定硬度小于450HBS的金属材料，硬质合金压头用于测定硕度小于650HBW的金属材料。常用的HB-3000型布氏硬度计的结构如图1・2所示，其操作使用方法如下所述。19爭17161514131-218HB—3000型布氏硬度计的结构图123456789101112图1—小杠杆：2—弹簧,3—压轴；4—主轴衬套；5—压头；6—可更换工作台；7—工作台立柱;9—升降手轮：Io—螺母；11—套筒

8、；12—电动机；13—减速器，14—换向开关；15—祛码;8—螺杆;16—大杠杆；17—吊环：18—机体119—电源开关1-1安装压头与工作台按规定选择压头，用无酸汽油清洗其钢球沾附的防锈油，用棉花或质地较软的纱布擦拭干净后装入主轴衬套内，放置紧定螺钉使其轻轻压于压头固定杆Z扁平处，然后将工作台安装在丝杠上，再将试样平稳地、密合地安放在工作台上。此时转动手轮，使工作台缓慢上升，试样与压头接触直至手轮与螺母产生相对滑动，最后将压头紧定螺钉压紧于固定杆Z扁平