《金属材料的硬度试验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属材料的硬度试验.docx（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、实验五金属材料的硬度实验一、实验目的1、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度测定的根本原理和硬度值表示方法；2、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度测定的应用范围；3、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度计的主要结构及操作方法.二、实验原理金属的硬度可以认为是金属材料外表在接触应力作用下反抗塑性变形的一种水平,硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念.由于在金属外表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反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化水平以及大量形变抗力.硬度值越高,说明金属反抗塑性变形水平越高,材料产生塑性变形就越困难.另外,硬度与其它力学性能如强度指标 电
2、塑性指标3和S之间有一定的内在联系,所以从某种意义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.1、硬度的实验方法硬度的实验方法很多,主要有以下三大类：1 压入法该方法测出的硬度值主要反映金属外表反抗另一物体压入引起塑性变形的水平.压入 法又可分为布氏硬度HBW、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、努氏硬度HK、显微 硬度.在机械工业中广泛采用的测定硬度的方法是压入法.2刻划法该方法测出的硬度表征金属反抗破裂的水平.3弹性回跳法该方法是将规定形状的金刚石冲头从固定的高度h0落在试样外表上,冲头被弹起一定高度h.金属越硬,回跳高度 h数值越大,因而规定用h/h0 K=HS.称为肖氏硬
3、度,主要用 于大型工件及外表曲面的曲率半径32mm的工件.2、硬度测试的作用与特点1金属的硬度测试可大概推知其对应的强度金属的硬度与强度指标之间存在如下的定量关系： *.HBW式中用-材料的抗拉强度;HBW -布氏硬度值;K-系数,与材质和处理状态有关,常用材料 K值如下:碳素结构钢退火状态的碳钢合金调质钢非铁金属合金HBW175K=0.36K=0.34 0.36K=0.33 0.35K=0.33 0.53(2)硬度试验时应力状态最软(即最大切应力远远大于最大正应力),因而不管是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形.(3)硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值.通常硬度越高,这
4、些性能也就越好.在机械零件设计图样上对力学性能的技术要求,往往只标注硬度值, 其原因就在于此.(4)硬度测定后由于仅在金属外表局部体内产生很小压痕,几乎不破坏被检验的零件,根本属于无损检测,因而适合于成品检验或半成品检验.(5)设备简单,操作便捷,只需整理零件外表,不需要特殊制备试样.(6)对极小、极大的零件均可测量；对极薄的金属层,如渗碳层、氮化层均可测试.四、洛氏硬度试验方法1、试验原理洛氏硬度试验法是用金刚石圆锥体压头或一定直径的钢球压头,在初始试验力F0和主试验力Fi先后作用下压入试件外表,在总试验力F (F0+Fi)的作用并保持一定时间后,卸除主试验力Fi,保持初试验力F0时的剩余压
5、痕深度. 洛氏硬度的大小是按压痕深度来测量的, 可以由洛氏硬度计上的刻度盘指示出来,不需计算.每压入0.002mm为一个洛氏硬度单位.此种实验特点是硬度测试速度快,留下压痕小,被广泛用于检验试件的硬度.洛氏硬度试验原理图如图 5- 2所示.为了防止压头与试样接触不良而影响测量压痕印深度的准确性,洛氏法规定一律先加98.07N初始试验力F0o图5N洛氏硬度试验原理图1和初始t式验力Fo下的压入深度；2位总试验力Fo+Fi下的压入深度；3去除主t式验力Fi后的弹性回复深度；4凌余压入深度h;5,式样外表；6 量基准面；7人头位置洛氏硬度试验压头有两种： 一种是顶角120的金刚石圆锥,另一种是直径为
6、1.5875mm的淬火钢球或 3.175mm的淬火钢球.根据金属材料软硬程度不一,可选用不同的压头和载荷配合使用.具体选用范围见表5-4.表5W洛氏硬度的试验范围洛氏硬度 标尺硬度符号压头类型初始试验力P0 (N)主试验力Pi (N)总试验力P(P0+Pi) (N)洛氏硬度范围AHRA金刚石圆锥98.07490.3588.42088 HRABHRB1.587mm 钢球98.07882.6980.720 100 HRBCHRC金刚石圆锥98.07137314712070 HRC2、洛氏硬度测定的要求(1)根据被测定金属材料硬度上下,按表5-4选定压头和载荷.(2)试样在制备过程中,应尽量防止由于
7、受热、冷加工等对试样外表硬度的影响.(3)试样的试验面尽可能是平面,不应有氧化皮及其他污物.(4)试样或试验层厚度应不小于e的十倍.试验后,试样反面不得有肉眼可见变形痕迹.(5)试样的试验面、支承面、试验台外表和压头外表应清洁.试样应稳固地放置在试验 台上,以保证在试验过程中不产生位移及变形.(6)在任何情况下,不允许压头与试验台及支座触碰.试验支承面、支座、和试验台工 作面上均不得有压痕.(7)试验时,必须保证试验力方向与试样的试验面垂直.(8)在试验过程中,试验装置不应受到冲击和振动.(9)施加初始试验力时,指针或指示线不得超过硬度计规定范围,否那么应卸除初始试验 力,在试样另一位置试验.
8、(10)到达要求的保持时间后,在 2s内平稳地卸除主试验力,保持初始试验力,从相应 的标尺刻度上读出硬度值.(11)两相邻压痕中央间距离至少应为压痕直径的4倍,但不得小于 2mm.任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的2.5倍,但不得小于1mm.(12)在每个试样上的试验点数应不少于四点(第一点不记).对大批量试样的检验,点数可适当减少.3、表示方法(1)洛氏硬度用符号 HR表示.HR前面为硬度值,后面为使用的标尺.例如： 50HRC 表示用C标尺测定的洛氏硬度值为 50.(2)试验报告中给出的洛氏硬度值应精确至0.5个洛氏硬度单位.4、洛氏硬度试验机的结构(1)机体与工作台：试验机有巩
9、固的铸铁机体,在机体前面安装有不同形状的工作台, 通过手轮的转动,借助螺杆的上下移动,而使工作台上升或下降.(2)加载机构：有加载杠杆(横杆)及挂重杆(纵杆)等组成,通过杠杆系统将载荷转 至压头而压入试样.借扇形齿轮的转动可完成加载和卸载任务.(3)千分表指示盘,通过指示盘指示各种不同的硬度值.5、洛氏硬度试验机的操作规程(1)根据试样预期硬度按表 5-3确定压头和载荷,并装入试验机.(2)将符合要求的试样放置在试样台上,将手轮顺时针旋转,使升降丝杆上升,压头渐 渐接触试样,刻度盘指针开始转动.此时小指针从黑点移到红点,与此同时,大指针转动三圈至零位土 5HR分度处,即停止上升.此时即已予加载荷98.07N.(3)微调刻度盘调零, HRA、HRC零点为0, HRB零点为30.(4)揪按钮开关.(5)指示照明灯从亮到熄,等保荷时间到第二次灯亮,指示灯停转,立即读出硬度测试 值.HRA、HRC读外圈黑刻度,HRB读内圈红刻度.(6)逆时针旋转手轮,取出试样,测试完毕.