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1、材料工程基础综合实验 实验 1.4 铝合金的力学性能（硬度）测定实验1.4 铝合金的力学性能（硬度）测定实验说明：金属材料的硬度检测应用非常广泛，并且，硬度与强度具有内在的联系1。因此，我们可以通过测定前面实验环节中制备好的铝合金样品的硬度，来了解所制备材料的力学性能状况。在硬度测试中，洛氏硬度测试方法是最为常见的一种测试手段。本次实验中应用到的设备是TH320型全洛氏硬度计，它可以测定所有的30种洛氏硬度标尺的硬度数据2。根据所测定材料的基本性质，我们选择H标尺进行本次实验的洛氏硬度测试；H标尺适用于铝、锌、铅等软金属3。洛氏硬度的试验原理：将压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合金球）分两个步骤，
2、在初试验力F0 和主试验力F1 先后作用下，压入试样表面，保持一定时间，卸除主试验力，保留初试验力，此时的压入深度为h2，在初试验力作用下的压入深度为 h0，它们之差e(h2h0)来表示压痕深度的永久增量。每压入0.002mm为一个洛氏硬度单位。洛氏硬度试验原理图如图1所示2，4，更详细的内容，请参考文献3、5。 图1 洛氏硬度试验原理图试样的最小厚度是否满足要求，请最终核实，以便分析结果出现异常现象时，作为一个必要的说明。最小厚度的确定，请使用图22，5。样品测试面需要经过200号水砂纸磨光，以满足测试得粗糙度要求6。背面平整，测试面与背面没有明显歪斜。测试过程中，总试验力的保持时间：5s；
3、主试验力卸除时间：2s。之所以选择5s的总试验力保持时间，是考虑样品较软，但又没有明确的实验表明，铝合金样品在硬度测试过程中存在缓慢变形的明确说法，所以，选择了一个居中的时间；选择67s，也是可以的3，5。同学在进行设备的正常操作时，请严格按照教师的指导要求进行；标尺的选择，各种参数的设定调整，必须由教师进行。本次实验所涉及的样品中内应当包括：铸态、固溶处理、固溶处理+轧制、固溶处理+轧制+时效，4种样品。每个样品至少测试4点，第一点不计。两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm；任一压痕中心距离试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍，并且不应小于1mm5。图2 洛
4、氏硬度试样最小厚度关系图（用球压头试验（B、E、F、G、H和K标尺）实验报告的建议：实验结束后，请同学们结合实验1.1、实验1.2以及实验1.3，在学科四要素的指导下，分析、总结。探讨四要素之间的关系，分析一般理论知识在此的体现、规律（分析组织与处理工艺及相关性能测试之间的因果关系）；对于异常现象的出现，做出合理的推断。数据的纪录样品厚度（mm）洛氏硬度（H标尺）数据平均铸态固溶处理固溶处理+轧制固溶处理+轧制+时效数据记录示范：60HRHS5。60，是硬度值；HR，是洛氏硬度符号；H，代表使用的标尺；S，是球压头代号（钢球为S，硬质合金球为W）。H标尺的组合：3.175mm球压头，初试验力1
5、0kg，总试验力60kg。 提高位错密度的强化方法：位错强化、固溶强化、细晶强化和第二相强化7。参考资料：1 “硬度及强度换算标准”课题小组我国的硬度及强度换算表J石油机械，1975，3（8）：77-792 时代集团公司TH320全洛氏硬度计使用说明书J时代集团公司，20053 韩德伟金属硬度检测技术手册M长沙：中南大学出版社，20034 http:/ ，MC010-HR-150A型手动洛氏硬度计的使用说明书5 GB/T 230.1-2004，金属洛氏硬度试验第1部分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）S6 王二平，魏建忠，宗斌硬度试验过程中试样表面质量的获取方法J实验
6、科学与技术，2007，5（1）：26-287 姚素兰金属材料强化机理的探讨J内蒙古农牧学院学报，1992，13（2）：52-56本次实验的地点：422、432同学们自己，在422进行样品的准备；磨平背面，测试面。在432进行硬度的测试。测试的时候，主要由教师或助教操作设备；感兴趣的同学，在有指导的情况下进行必要的操作实践。同学可以自行进行宏观样品测试压痕的拍摄（数码相机、手机），便于后续分析使用。*测试结束后，请同学们将样品放置于回收箱内，以便循环利用。*附录： TH320全洛氏硬度计外观照片 样品测试所需宏观尺寸照片提高性资料：1 陈训浩硬度测试中的几个疑区J冶金标准化与质量，1996，*（
7、5）：45-482 彭敬云“硬度”的物理量名称和符号J冶金标准化与质量，1999，*（2）：45-473 陈保华，赵晓峰科技图书中材料硬度的表示方法J科技与出版，2008，*（10）：44-454 任小平硬度表达形式的现状与规范化对策J编辑学报，2002，14（4）：402-4035 李久林金属硬度试验方法国家标准（HB、HV、HR、HL、HK、HS）实施指南M北京：中国标准出版社，20046 对于材料“硬度”概念及测试技术的认识，http:/ 7 安运铮热处理工艺学M北京：机械工业出版社，19828 刘云旭金属热处理原理M北京：机械工业出版社，19819 戚正风金属热处理原理M北京：机械工业出版社，19873指导书修改时间：2011-6-2