材料的硬度测试及对比分析.doc

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1、材料的硬度测试及对比分析一、实验目的I.了解硬度测泄的基本原理及应用范围。2.了解布氏、洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。3.通过数据处理和硬度标尺Z间的换算，比较齐材料Z间的硕度大小，同时了解材料的种类、热处理状态对其硬度的彫响。二、实验原理硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。山于在金属衣面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同。因而硬度值可以综合地反应压痕附近局部体积内金属的弹•性、微帚赠变抗力、塑变强化能力以及大杲变形抗力。硕度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生蜩性变形就越困难。另外，硬度与其它

2、机械性能（如强度指标及蜩性指标）之间有一定的内在联系，所以从臬种意思上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。布氏硬度试验是将一直径为〃的淬火钢球或硬质合金球，在规立的试验力尸作用下压入被测金屈农面，保持一定时间才后卸除试验力，并测量出试样衣面的压痕直径d,根据所选择的试验力只球体直径〃及所测得的压痕貢径〃的数值，求出被测金属的布氏硬度值HBS或HBW,布氏硬度的测试原理如图1-1所示。在实验测量时，可山测出的压痕直径〃立接查图1-1布氏硕度的测试原理图压痕直径与布氏硬度对照表而得到所测的布氏硕度值。在进行布氏硕

3、度试验吋，球体直径D、施加的试验力尸和试验力的保持时间广都应根据被测金属的种类、硬度范围和试样的厚度范围进行选择。布氏硬度试验规范如表1-1所示。布氏硬度试验测出的硬度值比较准确，但它不宜测立成殆件或薄片金属的硬度。同时，也不能测过硕度高于450HBS或650HBW的金属材料，否则圧头（淬火钢球或硬质合金球）会产生須性变形或破裂，而降低测呈的精度n表布氏硬度试验规范金属类型布氏碱度值范用(1IBS)试样厚度/mm载荷F与钢球言径D的相互关系钢球直径D/mm载荷F/kgf载荷保持时间/k黑色金属140〜4506〜32F=30D10300

4、0104-25750<22.5187.5<140>62F=10D101000106〜352503<2.562.5有色金属>1306〜32F=30D103000304〜25750<22.5187.536〜1309〜62F=IOD101000306〜3525032.562.58-35>62F=2.5D10250606〜3562.532.515.6洛氏硬度试验是以锥角为120°的金刚石圆锥休或者直径为1.588mm的淬火钢球为压头，在规定的初载荷和主载荷作用下压入被测金属的农面，然后卸除主载荷。在保留初载荷的情况下，测出山主载荷所引起的残余

5、压入深度力值，如图卜2所示。再山力值确定洛图1-2洛氏换度实验原理示意图氏硬度值IIR的大小，其计算公式如下：hIIR二—0.002式中力的单位为mm。《为常'数，当采用金刚石圆锥压头时，住100；当采用淬火钢球压头时,用130。为了能用同一硬度计测定从极软到极硬材料的硬度，可以通过采用不同的压头和载荷，组成15种不同的洛氏硬度标尺，其中最常用的有HRA、HRB、HRC三种。其试验规范如衣1-2所示。表-2三种常用洛氏硬度的试验规范符号压头类型载荷/kgf彼度值有效范围使用范围IIRA120°金刚石圆锥体60(600N)70-85适用

6、于测量彼质合金、表面淬火层或渗碳层I1RB直径为1.588mm的淬火钢球100(1000N)25〜100适用于测最有色金属、退火钢、正火钢等IIRC120°金刚石圆锥体150(1500N)20〜67适用于测最调质钢、淬火钢等三、实验设备及材料1、HB-3000型布氏硬度试验机HB-3000型布氏硬度计的结构如图1-3所示。试验时将试样放在工作台6上，按顺吋针方向转动手轮9,使工作台上升至试样与压头5相接触，并在手轮打滑后，开动电动机12,经二级蜗轮蜗杆减速器13减速后，驱动轴柄15沿逆时针方向转动，此吋压头即可以山祛码18通过大杠杆1

7、9、小杠杆1及压轴3的作用，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，曲柄连杆带动摇杆上升而卸除载荷。在关闭电动机后，反时针方向转动手轮，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〃值，根据〃值的大小查表即可求得布氏硬度值。1—小杠杆2—弹簧3—压轴4一主轴衬套5—压头6—工作台7—丁•作台立柱8—螺杆9-升降手轮10—螺母11一套筒12—电机13—减速器14—压紧螺钉15—轴柄16—按钮开关17—换向开关18—祛码19-大杠杆20—吊环21—加荷指示灯22—机体23—电源开关图1-311B-3000型布氏碾

8、度计简图2、JC-10型读数显微镜1・JC-10型读数显微镜的组成与结构10拉力弹黃12开口螺1511读数指示套7测微丝杆8滑板1物镜筒2长镜筒18镜筒底座13旋轮套'5下分划板6下分划板座15读数套10物JC-10型读