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《工程材料實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書_工程材料》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、實(shí)驗(yàn)一硬度試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解布氏、洛氏硬度的試驗(yàn)原理及適用范圍。2.了解布氏、洛氏硬度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)，掌握布氏硬度、洛氏硬度的試驗(yàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)概述硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種力學(xué)性能指標(biāo)。它是材料強(qiáng)度、韌性、塑性和彈性等許多力學(xué)性能指標(biāo)的綜合反映。硬度的試驗(yàn)方法很多，基本可分為壓入法和刻劃法兩大類。壓入法又可分為動(dòng)載壓入法和靜載壓入法。常用的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度均屬于靜載壓入法的硬度試驗(yàn)。硬度值的物理意義隨著試驗(yàn)方法的不同，其含義也不同。壓入法的硬度值是材料表面抵抗另一物體壓入時(shí)所引起的塑性變形的能力。硬度實(shí)驗(yàn)是金屬力
2、學(xué)性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)單、迅速和易行的方法，可對(duì)零部件直接進(jìn)行檢驗(yàn)，且損傷小，為非破壞性試驗(yàn)。此外，硬度值和抗拉強(qiáng)度之間可以近似換算：式中K為系數(shù)，對(duì)不同材料和其不同的熱處理狀態(tài)K值不同，碳鋼的K值為0.36，調(diào)質(zhì)狀態(tài)的合金鋼為0.34，鑄鋁為0.26。正是因?yàn)橛捕仍囼?yàn)由上述優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)和科研等領(lǐng)域，布氏硬度和洛氏硬度就是硬度實(shí)驗(yàn)中最常用的兩種方法。1、布氏硬度試驗(yàn)PDd圖1布氏硬度試驗(yàn)原理圖h（1）原理用一定大小的載荷P，把直徑為D的淬火鋼球(或硬質(zhì)合金鋼球)壓入被測(cè)金屬表面，保持一定時(shí)間后卸除載荷，金屬壓痕的表面積F除載荷
3、所得的商值就是布氏硬度值，用符號(hào)HB表示。試驗(yàn)原理如圖1所示。（kg/mm2）實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，由于壓痕深度h較難測(cè)量，所以將式中h換為壓痕直徑d的表達(dá)式：因此①布氏硬度值的計(jì)算與查表20用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕直徑d后代入上述公式，即可算出布氏硬度值，但在實(shí)際應(yīng)用中一般不用公式計(jì)算，只須查表（見附表）便可得到相應(yīng)的布氏硬度值。②載荷及壓頭鋼球的選擇DdPΦDdPΦDdPΦ圖2壓入角恒定示意圖由于金屬材料有軟有硬，試樣有薄有厚，有大有小，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的載荷和鋼球直徑，則可能對(duì)有些試樣合適，而對(duì)另一些試樣不合適，例如有些試樣會(huì)發(fā)生整個(gè)鋼球陷入
4、金屬中的現(xiàn)象或有些試樣會(huì)出現(xiàn)被壓透的現(xiàn)象。因此，進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要采用不同的載荷和不同直徑的鋼球。而對(duì)同一種材料采用不同的載荷及不同的壓痕直徑進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)，其硬度值應(yīng)相同。這樣就必須使壓痕的立體幾何形狀相似，即壓入角恒定,這樣才能保證所測(cè)硬度值相等。如圖2所示。，③壓痕直徑的范圍用讀數(shù)顯微鏡測(cè)得的壓痕直徑應(yīng)在0.25D﹤d﹤0.6D范圍內(nèi)d過小，說明載荷和壓頭選擇的小，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性將降低，d過大，鋼球剛度及試驗(yàn)機(jī)構(gòu)不能承擔(dān)，即欲使HB及恒定，P/D2亦應(yīng)為一不變常數(shù)K，通常常數(shù)K值有30、10、2.5三種。只有利用不同的K值，才能
5、將d調(diào)到上述規(guī)定范圍，只有當(dāng)K值相同時(shí)，測(cè)出的布氏硬度值才能相互比較。在測(cè)量布氏硬度時(shí)，應(yīng)根據(jù)試樣的牌號(hào)，金屬種類，狀態(tài)，厚度來選擇P、D、K20值。如表1所示。表1：布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范金屬種類布氏硬度值范圍（HB）試樣厚度（mm）K值（P/D2）壓頭直徑D（mm）載荷P（kgf）保荷時(shí)間T（s）黑色金屬140~4506~33010.03000104~25.0750〈22.5187.5<140〉61010.01000106~35.0250有色金屬>1306~33010.03000304~25.0750〈22.5187.536~1309~3
6、1010.01000306~35.02508~35〉62.510.025060④布氏硬度的標(biāo)注在選擇P=3000kg、D=10mm，T=10s時(shí)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：可不標(biāo)注布氏硬度值的單位（kgf/mm2）。所測(cè)得的硬度值可寫成HB×××。如HB175、HB388。當(dāng)P、D、T選擇非上述數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)以有關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)明。如HB5/250/30=180，則表示用5mm直徑的壓頭、在250kgf載荷作用下、保荷30s后，所測(cè)得的布氏硬度值為180。⑤對(duì)試樣的要求試樣的硬度：試樣的硬度應(yīng)小于HB450，以防止壓頭變形和損壞。試樣的厚度：試樣的厚度不應(yīng)小于
7、壓痕深度的10倍。試樣的面積：必須保證壓痕中心距試樣邊緣的距離不得小于壓痕直徑的2.5倍，兩個(gè)壓痕之間的距離不得小于壓痕直徑的4倍。這是為了避免壓痕附近的硬化現(xiàn)象，導(dǎo)致相鄰壓痕減小，硬度偏高。試樣的粗糙度≤Ra0.8μm(2)布氏硬度試驗(yàn)特點(diǎn)壓痕面積大，能測(cè)出試樣較大范圍內(nèi)的性能，不受個(gè)別組織的影響，特別適合測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料；數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)；由于壓痕較大，因此不適合成品及薄片金屬檢驗(yàn)。通常用于測(cè)定鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等原材料及結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)件的硬度。2.洛氏硬度試驗(yàn)（1）原理20洛氏硬度試驗(yàn)也是壓痕實(shí)
8、驗(yàn)法。與布氏不同的是：布氏是測(cè)量壓痕面積，洛氏是測(cè)量壓痕的深度。h2圖3洛氏硬度試驗(yàn)原理圖洛氏硬度試驗(yàn)法的壓頭采用錐度為120°的金剛石圓錐或直徑為1.588mm（1/16in）的鋼球。分別施加兩次載荷，先
