金属材料的硬度实验.ppt

金属材料的硬度实验,,实验目的,1.了解硬度测定的基本原理及应用范围；2.学会使用布氏、洛氏硬度试验机并掌握基本测试方法。,实验概述,所谓硬度是材料对局部塑性变形的抗力。常用的硬度试验方法有布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度，显微硬度。本节仅做布氏硬度，洛氏硬度。主要学习以下两方面∶硬度测量的原理及适用范围硬度计的构造及操作,布氏硬度计基本原理,用载荷P直径为D的淬火钢球压入试件表面，并保持一段时间，而后卸除载荷，测出压痕直径d，布氏硬度值（HB）就是加在钢球上的载荷与所得压痕的比值。即式中P-施加的载荷（公斤）d-压痕的直径（毫米）D-压头的直径（毫米）F-压痕面积（毫米2）,,,在P和D一定的情况下，布氏硬度值的高低取决与压痕的直径d，d越大，表明金属的变形抗力越低，HB值越低，反之硬度越高。由于金属材料有软有硬，工件有厚有薄，有大有小，这适应不同的情况，布氏硬度压头有φ2.5mm、φ5mm、φ10mm三种。载荷有15.6kg、62.5kg、187.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七种。当采用不同大小的载荷和直径的钢球进行布氏硬度试验时，只要满足P/D2为常数，则对同一材料来说，布氏硬度值是相同的；对不同材料，所得布氏硬度值可进行比较的。国家标准规定P/D2的比值为30、10、2.5三种，根据金属材料类、试样硬度范围和厚度不同，按照表1-1规范选择压头直径D负载P和负载保持时间。,试验后，压痕直径应在0.25D＜d＜0.6D的范围内，否则试验结果无效。这时应考虑换用其他负载重做试验。因为若d太小，灵敏性和精确度降低，若d太大，压痕的几何形状不能保持相似的亲系，影响结果的准确性。布氏硬度广泛应用于试验各种退火状态下的钢材、铸铁、有色合金等，也用于试验经调质处理及硬度小于HB450的机械零件。,表1-1布氏硬度试验规范,布氏硬度计的操作,安装压头与载物台；选择载物按表1-1选择载荷。载荷吊架为187.5公斤，若加上62.5公斤砝码就形成250公斤载荷；再加上500公斤砝码便形成750公斤载荷，以此类推；选择载荷的保持时间载荷保持时间长短按表1-1规定，松开压紧螺钉7，把圆盘内的弹簧定位器旋转到所需的时间位置上（圆盘红标志与铭牌上的时间10秒、30秒、或60秒相对应），压紧螺钉松开的程度应能使圆盘做回转调整即可；将试样用砂轮磨平上下两表面后，置于载物台上；正式试验首先打开电源开关，此时电源指示灯发亮。转动手轮3使试样与压头接触。然后启动按钮开关8，并立即做好拧紧螺钉7的准备，在加载指示灯亮5燃亮的同时迅速拧紧，使圆盘随曲柄一起回转至自动反向和停止转动为止。从加载指示灯燃亮到熄灭为全载荷保持时间；确定试验结果实验结束后，逆时针转动手轮，取下试样，用读数显微镜测量试样表面的压痕直径，从相互垂直方向各测一次，取其平均值，用该数值查表，即得试样硬度值。用10毫米直径钢球，在3000公斤载荷下保持10秒钟测定的硬度值，写成HB400。在其他条件下试验结果写成HB5/250/30110，即表示用5毫米直径钢球，在250公斤载荷下保持30秒钟测得的布氏硬度值为110,洛氏硬度基本原理,洛氏硬度同布氏硬度一样也属于压入硬度法，但它不是测压痕面积，而是根据压痕深度来确定硬度值指标。其原理如图1-4所示。洛氏硬度计算时，需要先后两次施加载荷（预载荷和主载荷），预载荷的目的是使压头与试样表面接触良好，以保证测量结果准确。0-0为未加载荷的压头位置，1-1位置为加上10kg预载荷后的位置，此时压入深度为h1，2-2位置为加上主载荷后的位置，此时压入深度包括由加载引起的弹形变形和塑性变形，卸除主载荷后，由于弹形变形恢复而捎提高到3-3位置，此时压头的实际压入深度为h3。洛氏硬度就是以主载荷引起的残余压入深度hh3-h1来表示的。这样直接以压入深度的大小表示硬度将会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度值大的现象，这与布氏硬度所表示的大小概念相矛盾。为简便起见又规定每0.002mm压入深度作为一个硬度单位（即刻度盘上的一小格）。洛氏硬度值计算公式如下K为常数，当采用金刚石圆锥时，K0.2（用于HRA，HRC），采用钢球时，故上式可写成洛氏硬度克服了布氏硬度的缺点，它的压痕小，可测量高硬度，可直接读数，操作方便，效率高。,,,,,洛氏硬度的外型及构造,洛氏硬度计的操作,①按表6-2选择压头及载荷。②按试样形状、大小选载物台，然后将试样上下两面磨平，置于载物台上。③预加载荷，依次顺时针方向旋转手轮4，使试样与压头接触，并观察读书百分表1小针移动至校红点为止。④整读数表盘，使百分表盘上的长针对准硬度值的起点。如果试验HRB时，使长针与表盘上的红字B处对准；如果试验HRC、HRA时，使长针与表盘上的黑字C处对准。⑤加主载荷，平稳的向上扳动加载手柄5，手柄自动升高至停止位置（时间应为5-7秒）。并停留10秒。⑥卸主载荷扳回手柄至原来位置。⑦读出硬度值长针指向的数字为硬度的读数。HRB读红色数字，HRC、HRA读黑色数字。,实验内容及步骤,实验前阅读并弄清布氏硬度和洛氏硬度计的结构及注意事项;按规定的程序测定试样的布氏硬度和洛氏硬度值；,报告要求,简述布氏硬度和洛氏硬度的实验原理。测定指定试样的布氏硬度值HB,注明钢种、硬度计型号、钢球直径、载荷、持续时间、压痕直径，并计算HB；测定指定试样的洛氏硬度值HRC,注明钢种、硬度计型号、压头、载荷、硬度值。,