《硬度测量试验报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硬度测量试验报告.doc（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、硬度测量实验报告一、实验目的1. 了解常用硬度测量原理及方法；2. 了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法；二、实验设备洛氏硬度计、布洛维硬度计、轴承、试块三、实验原理1. 硬度是表示材料性能的指标之一，通常指的是一种材料抵抗另一较硬的具有 一定形状和尺寸的物体（金刚石压头或钢球）压入其表面的阻力。由于硬度试 验简单易行，又无损于零件，因此在生产和科研中应用十分广泛。常用的硬度 试验方法有：洛氏硬度计，主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。布氏 硬度计，应用于黑色、有色金属材料检验，也可测一般退火、正火后试件的硬 度。2. 洛氏硬度洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头
2、（金刚石圆锥或淬火钢球）在载荷（包括预载荷和主载荷）作用下，压入材料的塑性变形浓度来表示 的。通常压入材料的深度越大，材料越软；压入的浓度越小，材料越硬。下图 表示了洛氏硬度的测量原理。图：未加载荷，压头未接触试件时的位置 2-1 :压头在预载荷 P0(98.1N)作用下压入试件深度为 hO时的位置。hO包括预 载所相起的弹形变形和塑性变形。2-2 :加主载荷P1后，压头在总载荷 P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。2-3 :去除主载荷P1后但仍保留预载荷 P0时压头的位置，压头压入试样的深度 为hl。由于P1所产生的弹性变形被消除，所以压头位置提高了h,此时压头受主载荷作用实际压入的浓
3、度为h= hi- hO。实际代表主载P1造成的塑性变形深度。h值越大，说明试件越软，h值越小，说明试件越硬。为了适应人们习惯上数值 越大硬度越高的概念，人为规定，用一常数K减去压痕深度h的数值来表示硬度的高低。并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号 HR表示，则洛氏硬度 值为：3. 布氏硬度布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F(N)把直径为D(mm的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微 镜测出压痕平均直径d(mm),然后按公式求出布氏硬度 HB值，或者根据d从已 备好的布氏硬度表中查出 HB值。测量范围为8650HBW由于金属材料有硬有软，被
4、测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一种标准 的试验力F和压头直径D,就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。因此， 在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对 于同一种材料采用不同的 F和D进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。 特点：一般来说，布氏硬度值越小，材料越软，其压痕直径越大; 反之，布氏硬度值越 大，材料越硬，其压痕直径越小。布氏硬度测量的优点是 具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测 得的硬度值也较准确，数据重复性强。四、实验内容1.测量滚动
5、轴承表面洛氏硬度值使用洛氏硬度计对轴承外圈进行硬度测定，记录相关测量数据:加载力（kgf）=1471 N硬度值测定平均值测量次数第一次第二次第三次HRC61.961.262.661.92.测量试块表面布氏硬度值在布洛维硬度计上，使档位调至布氏硬度测定档，试块进行表面硬度测定，记录相关测定数据:加载力（kgf）=980 N凹痕直径（mm）平均值（mn）测定次数第一次第二次第三次X方向254.9251.2250.1252.1Y方向256.3244.6250.5250.5HB(D=2.5 mm ; d= 读数差X 0.004)兀 D(D-jD2-d2)五、思考题1.测量硬度前为什么要进行打磨？答：测
6、试样品与工作台的接触面不平。按照国家标准 GB/T 230.1-2004，洛氏硬 度值= 100-h/0.002，式中h为洛氏硬度计压头压入样品的深度， 也就是说每0.002 毫米或2微米代表1HRC硬度单位，因此被测试样品与工作台接触面的平整度将 对测试结果产生极大的影响。当试样底面不平时，载荷完全施加时只要试样因 为不平整而导致轻微的偏转，就可能使压头多向下移动几个微米，测试结果就 可能引起1-5HRC的误差，甚至更大。因此，测试前被测样品的底面必须用机械 加工(如磨床)或手工方法(如砂纸打磨)磨平，以减小测试误差。2. HRC HB和HV的试验原理有何异同？答: 1.布氏硬度(HB)以一
7、定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm) 的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。2.洛氏硬度(HR)当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示：HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB :是采用100kg载荷和
8、直径 1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。HRC是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。3维氏硬度（HV）以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石 方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏 硬度 HV值（kgf/mm2）。3. HRC HB和HV各有什么优缺点？各自适用范围是什么？举例说明HRC HB和HV适用于哪些材料及工艺？答：布氏硬度（HB）适用于退火正火钢，压痕大，适用于硬度不均匀材料，不适用于薄料。硬度值应在有效测量范围内（HRC为20-70 ）为有效；布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大一般不用于成品检测。一般HBS只适用于450N/ mrf（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄材料不适用；维 氏硬度适用于较大工件和较深表面层的硬度测定，小负荷维氏硬度试验负荷1.961V49.03N，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；显微维氏硬度试验负荷V1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。