金屬材料的硬度實(shí)驗(yàn)

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1、----------專(zhuān)業(yè)最好文檔，專(zhuān)業(yè)為你服務(wù)，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方實(shí)驗(yàn)三金屬材料的硬度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解硬度測(cè)定的基本原理及應(yīng)用范圍。2、了解布氏、洛氏硬度實(shí)驗(yàn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及操作方法。二、概述金屬的硬度可以認(rèn)為是金屬材料表面在接觸應(yīng)力作用下抵抗塑性變形的一種能力。硬度測(cè)量能夠給出金屬材料軟硬程度的數(shù)量概念。硬度值越高，表明金屬抵抗塑性變形的能力越大，材料產(chǎn)生塑性變形就越困難。另外硬度與其他機(jī)械性能（如強(qiáng)度指標(biāo)σb及塑性指標(biāo)ψ和δ）之間有著一定的內(nèi)在聯(lián)系。所以從某種意義上說(shuō)硬度的大小對(duì)于機(jī)

2、械零件或工具的使用性能及壽命具有決定性意義。測(cè)量硬度的方法很多，在機(jī)械工業(yè)中廣泛采用壓入法來(lái)測(cè)定硬度，壓入法又分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。壓入法硬度試驗(yàn)的主要特點(diǎn)是：①實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)力狀態(tài)最軟，（即最大切應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大正應(yīng)力）因而不論是塑性材料還是脆性材料均能發(fā)生塑性變形。②金屬的硬度與強(qiáng)度指標(biāo)之間存在如下近似關(guān)系：σb=K*HB式中：σb——材料的抗拉強(qiáng)度值；HB——布氏硬度值K——系數(shù)退火狀態(tài)的碳鋼K＝0.34~0.36合金調(diào)質(zhì)鋼K＝0.33~0.35有色金屬合金K＝0.33~0.53③硬度值對(duì)材料的耐磨性、疲勞強(qiáng)度等性能也有一

3、定的參考價(jià)值，通常硬度值高，這些性能也就好。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)圖紙上對(duì)機(jī)械性能的技術(shù)要求，往往只標(biāo)注硬度值，其原因就在于此。④硬度測(cè)量后由于僅在金屬表面局部體積內(nèi)產(chǎn)生很小壓痕，并不損壞零件，因而適合于成品檢驗(yàn)。⑤設(shè)備簡(jiǎn)單，操作迅速方便。三、布氏硬度（一）布氏硬度試驗(yàn)的基本原理布氏硬度試驗(yàn)是施加一定大小的載荷P，將直徑為D的鋼球壓入被測(cè)金屬表面（如圖----------專(zhuān)業(yè)最好文檔，專(zhuān)業(yè)為你服務(wù)，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方----------專(zhuān)業(yè)最好文檔，專(zhuān)業(yè)為你服務(wù)，急你所急，供你所需----------

4、---文檔下載最佳的地方3-1所示）保持一定時(shí)間，然后卸除載荷，根據(jù)鋼球在金屬表面上所壓出的凹痕面積F凹求出平均應(yīng)力值，以此作為硬度值的計(jì)量指標(biāo)，并用符號(hào)HB表示。圖3-1布氏硬度試驗(yàn)原理圖其計(jì)算公式如下：HB＝P/F凹（3-1）式中：HB——布氏硬度值；P——載荷（Kgf）；（1Kgf＝9.8N）F凹——凹痕面積（mm2）。根據(jù)壓痕面積和球面之比等于壓痕深度和鋼球直徑之比的幾何關(guān)系，可知壓痕部分的球面積為：(3-2)式中：D——鋼球直徑（mm）；h——壓痕深度（mm）由于測(cè)量壓痕直徑d要比測(cè)定壓痕深度h容易，故可將（3-1）式中h改換

5、成d來(lái)表示，這可根據(jù)圖3-1(b)中△Oab的關(guān)系求出。(3-3)將式（3-2）和（3-3）代入式（3-1）即得：(3-4)----------專(zhuān)業(yè)最好文檔，專(zhuān)業(yè)為你服務(wù)，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方----------專(zhuān)業(yè)最好文檔，專(zhuān)業(yè)為你服務(wù)，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方式中只有d是變數(shù)，故只需測(cè)出壓痕直徑d，根據(jù)已知D和P值就可計(jì)算出HB值。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，可由測(cè)出之壓痕直徑d直接查表得到HB值。由于金屬材料有硬有軟，所測(cè)工件有厚有薄，若只采用同一種載荷（如3000

6、kgf）和鋼球直徑（如10mm）時(shí)，則對(duì)硬的金屬適合，而對(duì)極軟的金屬就不適合，會(huì)發(fā)生整個(gè)鋼球陷入金屬中的現(xiàn)象；若對(duì)于厚的工件適合，則對(duì)于薄件會(huì)出現(xiàn)壓透的可能，所以在測(cè)定不同材料的布氏硬度值時(shí)就要求有不同的載荷P和鋼球直徑D。為了得到統(tǒng)一的、可以相互進(jìn)行比較的數(shù)值，必須使P和D之間維持某一比值關(guān)系，以保證所得到的壓痕形狀的幾何相似關(guān)系，其必要條件就是壓入角保持不變。根據(jù)相似原理由圖3-1（b）中可知d和的關(guān)系是：(3-5)以此代入式（3-4）得：(3-6)式（3-6）說(shuō)明，當(dāng)值為常數(shù)時(shí)，為使HB值相同，也就保持為一定值。因此對(duì)同一材料而言

7、，不論采用何種大小的載荷和鋼球直徑，只要能滿(mǎn)足=常數(shù)，所得的HB值是一樣的。對(duì)不同材料來(lái)說(shuō)，所得的HB值也是可以進(jìn)行比較的。按照GB231-63規(guī)定，比值有30、10和2.5三種，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)和適用范圍可參考表3-1。表3-1布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范材料硬度范圍（HB）試樣厚度(mm)P/D2鋼球直徑D(mm)載荷P(kgf)載荷保持時(shí)間(s)黑色金屬140-4501406-34-2<2>66-3<330101052.51052.53000750187.5100025062.51010銅合金及鎂合金36-130>66-3<3101052.510

8、0025062.530鋁合金及軸承合金8-35>66-32.510525062.560----------專(zhuān)業(yè)最好文檔，專(zhuān)業(yè)為你服務(wù)，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方-----