材料力学性能实验
材料力学性能实验
实验一金属硬度实验工
实验一 金属硬度实验
实验目的1.了解布氏，洛氏和维氏硬度计的构造原理2.掌握布氏，洛氏和维氏硬度的实验原理，测定方法及应用范围：3.熟悉显微硬度的测定方法
1. 了解布氏，洛氏和维氏硬度计的构造原理； 2. 掌握布氏，洛氏和维氏硬度的实验原理，测定 方法及应用范围； 3. 熟悉显微硬度的测定方法。 一 、实验目的
二、实验原理及方法1.布氏硬度试验在直径为D（mm）的淬火钢球上施加规定的载荷P（公斤力），压入试样表面如图1，保持一定时间后，卸除载荷。用压痕表面积F除所承受的平均压力P，所得之商（公斤/毫米2）表示布氏硬度值，图1 布氏硬度实验原理图符号为HB，计算公式是2PDPHB二F元Dh元D(D-VD2-d2)布氏硬度广泛用于各种退火状态下的钢材，铸铁，有色金属的试验，也用于调质处理及硬度小于HB450的机器零件的硬度试验
二、实验原理及方法 1. 布氏硬度试验 图1 布氏硬度实验原理图 在直径为 D（mm）的淬火钢球上施 加规定的载荷 P（公斤力），压入 试样表面如图1，保持一定时间后， 卸除载荷。用压痕表面积 F 除所承 受的平均压力 P，所得之商 （公斤/毫米2）表示布氏硬度值， 符号为HB, 计算公式是： 2 2 P P 2 P H B F D h D D D d （ ） 布氏硬度广泛用于各种退火状态下的钢材，铸铁，有色金属的试验 ，也用于调质处理及硬度小于HB450的机器零件的硬度试验
二、实验原理及方法布氏硬度试验时注意事项试验时应根据材料的预期硬度值，并考虑试样的厚度，按国家标准GB231-63中的试验规范（见表1）来选择钢球直径D.载荷P和加载时t测得压痕直径d后按上式计算或查表。压痕直径d必须在0.25D～0.6D范围内，否则试验无效，应另选规范再行试验。试验时为防止压痕周围因塑性变形产生形变硬化而影响实验结果，一般规定压痕中心距试样边缘距离应不小于压痕直径的25倍，相邻两压痕中心的距离应不小于压痕直径的4倍。对硬度低的材料此距离还应增大为使压痕清晰以保证测量精确，试样表面应尽可能光洁。试样表面的压痕直径用读数显微镜测量，应从相互垂直的方向各测一次，取其算数平均值。其测量精确度：当用直径为10毫米或5毫米的钢球试验时为0.02毫米，当用直径为2.5毫米钢球时应达到0.01毫米
布氏硬度试验时注意事项 试验时应根据材料的预期硬度值，并考虑试样的厚度，按国家标准GB231-63 中的试验规范（见表1）来选择钢球直径D,载荷P和加载时t,测得压痕直径d后按 上式计算或查表。压痕直径d必须在0.25D～0.6D范围内，否则试验无效，应另 选规范再行试验。 试验时为防止压痕周围因塑性变形产生形变硬化而影响实验结果，一般规定 压痕中心距试样边缘距离应不小于压痕直径的2.5倍，相邻两压痕中心的距离应 不小于压痕直径的4倍。对硬度低的材料此距离还应增大。 为使压痕清晰以保证测量精确，试样表面应尽可能光洁。 试样表面的压痕直径用读数显微镜测量，应从相互垂直的方向各测一次，取 其算数平均值。其测量精确度：当用直径为10毫米或5毫米的钢球试验时为0.02 毫米，当用直径为2.5毫米钢球时应达到0.01毫米。 二、实验原理及方法
二、实验原理及方法2.洛氏硬度试验3洛氏硬度是在先后两次施加载荷（初载荷P.及主载荷P）的条件下，将标准压头（金刚石圆锥体或小钢球）压入试样表面来进行图2洛氏硬度实验原理图采用不同的压头和总载荷组合作试验时，得到几种不同的洛氏硬度标度。其中最常用的是HRA、HRB和HRC三种
2. 洛氏硬度试验 图2 洛氏硬度实验原理图 洛氏硬度是在先后两次施加载荷 （初载荷P0及主载荷P1）的条件 下，将标准压头（金刚石圆锥体 或小钢球）压入试样表面来进行 采用不同的压头和总载荷组合作试验时，得到几种不同的洛氏硬度 标度。其中最常用的是HRA﹑HRB和HRC三种 二、实验原理及方法
二、实验原理及方法洛氏硬度试验时注意事项为保证试验精度，试样的试验面和支承面必须平整，洁净，没有油脂，氧化皮，纹，凹坑，明显的加工痕迹及其它污物。试样表面加工时应避免受热软化或变形硬化试样应能稳定的放在工作台上，在试验中不应有滑动和变形，并保证所有的载荷试验面垂直。压痕中心距试样边缘的距离及相邻压痕中心距离不应小于3毫米。测定每一试样的硬度一般不少于三点，取其平均值在圆柱形或球形表面进行洛氏硬度试验时硬度值偏低，须按有关曲线校正
为保证试验精度，试样的试验面和支承面必须平整，洁净，没有油脂，氧化皮，裂 纹，凹坑，明显的加工痕迹及其它污物。 试样表面加工时应避免受热软化或变形硬化。 试样应能稳定的放在工作台上，在试验中不应有滑动和变形，并保证所有的载荷与 试验面垂直。 压痕中心距试样边缘的距离及相邻压痕中心距离不应小于3毫米。 测定每一试样的硬度一般不少于三点，取其平均值。 在圆柱形或球形表面进行洛氏硬度试验时硬度值偏低，须按有关曲线校正。 洛氏硬度试验时注意事项 二、实验原理及方法
二、实验原理及方法3.维氏硬度试验维氏硬度试验是用一个相136°对面夹角为136°的金刚石777777777777777正四棱锥体压头，在一定ab载荷P（公斤力）作用下图3 维氏硬度实验原理图压入试样表面如图3。在一般情况下，建议选用30公斤力的载荷载荷保持时间对黑色金属为10～15秒，对有色金属为30土2秒维氏硬度广泛用来测定金属薄镀层或化学热处理后表面层的硬度，以及较小工件的硬度试验
图3 维氏硬度实验原理图 维氏硬度试验是用一个相 对面夹角为136º的金刚石 正四棱锥体压头，在一定 载荷P（公斤力）作用下 压入试样表面如图3。 3. 维氏硬度试验 在一般情况下，建议选用30公斤力的载荷。 载荷保持时间对黑色金属为10～15秒， 对有色金属为30±2秒。 维氏硬度广泛用来测定金属薄镀层或化学热处理后表面层 的硬度，以及较小工件的硬度试验。 二、实验原理及方法
二、实验原理及方法维氏硬度试验时注意事项测定维氏硬度的试样其表面应精心制备，光洁度不低于又9。在制备过程中应防止因过热或加工硬化而改变金属的硬度值。试验时，压痕中心与试样边缘的距离或两压痕中心的距离，对黑色金属应不小于压痕平均对角线的2.5倍，对有色金属应不小于5倍。试验时每个试样至少测定三点硬度取其算术平均值。压痕的对角线长度以两对角线长度的平均值计算。其测量精度为：当压痕对角线长≤0.2毫米时，允许测量误差为土0.001毫米，当压痕对角线长>0.2毫米时，充许测量误差为士0.5%。如果压痕形状不规则，必须重作试验。测出压痕平均对角线长度后，将其代入公式或查表求出HV值。HV值应附以相应的下标，注明试验载荷值
测定维氏硬度的试样其表面应精心制备，光洁度不低于▽9。 在制备过程中应防止因过热或加工硬化而改变金属的硬度值。 试验时，压痕中心与试样边缘的距离或两压痕中心的距离，对黑色金属应不小 于压痕平均对角线的2.5倍，对有色金属应不小于5倍。 试验时每个试样至少测定三点硬度取其算术平均值。 压痕的对角线长度以两对角线长度的平均值计算。其测量精度为：当压痕对角 线长≦0.2毫米时，允许测量误差为±0.001毫米，当压痕对角线长﹥0.2毫米时， 允许测量误差为±0.5％。如果压痕形状不规则，必须重作试验。测出压痕平均对 角线长度后，将其代入公式或查表求出HV值。 HV值应附以相应的下标，注明试验载荷值 维氏硬度试验时注意事项 二、实验原理及方法
2.显微硬度试验显微硬度试验原理与维氏硬度完全相同，不过所加载荷更低一些般小于200克力。所得压痕对角线长度也只有几微米至几十微米显微硬度试验可用于：(1）测定表面光洁度√9以上的细小或片状零件的硬度，1零件表面薄层硬度及脆性材料硬度；2）测定金相组织中某个相或组织硬度
2. 显微硬度试验 显微硬度试验原理与维氏硬度完全相同，不过所加载荷更低一些， 一般小于200克力。所得压痕对角线长度也只有几微米至几十微米。 显微硬度试验可用于： （1）测定表面光洁度▽9以上的细小或片状零件的硬度， 零件表面薄层硬度及脆性材料硬度； （2）测定金相组织中某个相或组织硬度