工程材料硬度實驗

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1、----------專業(yè)最好文檔，專業(yè)為你服務，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方一、《工程材料學》實驗實驗一金屬材料的硬度測試一、實驗目的1．了解不同種類硬度測定的基本原理及應用范圍；2．了解布氏、洛氏硬度實驗的操作方法及設備特點；3．學會使用硬度計。二、實驗原理金屬材料的硬度可以認為是金屬材料表面局部區(qū)域在接觸應力作用下抵抗塑性變形或破裂的能力。由于在金屬表面以下不同深處材料所承受的應力和所發(fā)生的變形程度不同，因而硬度值可以綜合反映壓痕附近局部體積內(nèi)金屬的彈性、微量塑變抗力、塑變

2、強化能力以及大量形變抗力，是表征材料性能的一個綜合參量。硬度值越高，表明金屬抵抗塑性變形能力越大，材料產(chǎn)生塑性變形就越困難。硬度測量能夠定量地給出金屬材料軟硬程度的相對數(shù)量概念。硬度的實驗方法有十多種，基本可分為壓入法和刻劃法兩大類。在機械工業(yè)中廣泛采用壓入法來測定硬度。壓入法又可分為布氏硬度、洛氏硬度等，它們只是一些不同的實驗方法而已，沒有什么必然的內(nèi)在關系。壓入法硬度實驗有以下幾方面的優(yōu)點，導致它在生產(chǎn)和科研中的廣泛應用：1、硬度實驗設備簡單，操作迅速方便；2、實驗對象可以是各類工程材料和各種尺寸的零件，無

3、須加工專門的試樣，而且實驗時一般不會破壞成品零件；3、作為一種綜合的性能參量，硬度與其他機械性能指標之間有著一定的內(nèi)在聯(lián)系，從一定程度上，可用硬度實驗結(jié)果估算相關性能而免做復雜的實驗。如：金屬的硬度與強度指標之間存在著如下近似關系：бb=K*HB式中：бb—材料的抗拉強度；K—系數(shù)，取值見表一；HB—布氏硬度。表一系數(shù)K取值表材料及狀態(tài)退火碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼有色金屬合金K0.34~0.360.33~0.350.33~0.534、材料的硬度還與工藝性能之間有聯(lián)系，可以作為評定材料工藝性能的參考；5、硬度能敏感地反映材

4、料的成分與組織結(jié)構(gòu)的變化，可用來檢驗原材料和控制冷熱加工質(zhì)量。（一）布氏硬度：----------專業(yè)最好文檔，專業(yè)為你服務，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方----------專業(yè)最好文檔，專業(yè)為你服務，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方布氏硬度實驗是對試樣施加一定大小的載荷P，將直徑為D的鋼球壓入試樣表面（如圖1所示）保持一定時間，然后卸除載荷，根據(jù)鋼球在試樣表面上所壓出的凹痕面積F凹求出平均應力值，以此作為硬度值的計量指標，用符號HB表示。計算公式

5、如下：HB=P/F凹式中：HB—布氏硬度；P—施加外力，N；F凹—壓痕面積，mm2。根據(jù)壓痕面積和球面之比等于壓痕深度h和鋼球直徑D之比的幾何關系，可以求出：F凹=πDh式中：D—壓頭直徑，mm；h—壓痕深度，mm。由于測量壓痕直徑d要比測定壓痕深度h容易，而在數(shù)學表達式中可將h的改換成d來表示，這樣，在實際測量時，可由壓痕直徑d直接查表得到HB值。當壓頭為淬火鋼球時，硬度符號為HBS，適用于布氏硬度值低于450的金屬材料；當壓頭為硬質(zhì)合金球時，硬度符號為HBW，適用于布氏硬度值為450~650的金屬材料。由于

6、金屬材料有軟有硬，所測工件有厚有薄，若只采用一種載荷和同一個壓頭直徑，則可能對有些試樣合適，而對另一些試樣不合適，會發(fā)生整個壓頭陷入試樣中或?qū)⒃嚇訅和傅默F(xiàn)象。所以，在測定不同材料時應用不同的載荷P和不同的直徑D的鋼球。但為了得到統(tǒng)一的、可以進行相互比較的數(shù)據(jù)，必須使D和P之間維持一定的比值關系，以保證所得到的壓痕形狀的幾何相似關系。經(jīng)數(shù)學推導可知，只要滿足P/D2=常數(shù)，所得到的HB值就是一樣的，不同材料、不同載荷P和壓頭直徑D所得到的HB可以進行相互比較。國標GB231-88對此進行了規(guī)定，具體實驗數(shù)據(jù)和適用

7、范圍參見表一布氏硬度試驗規(guī)范。表一布氏硬度試驗規(guī)范材料硬度范圍試樣厚度/mmP/D2壓頭直徑/mm載荷P/N載荷保持時間/s黑色金屬140~450＜1406~34~2＜2＞66~3＜330101052.51052.52940073501837.598002450612.510銅合金及鎂合金36~130＞66~3＜3101052.598002450612.530鋁合金及軸承合金8~35＞66~3＜32.51052.52450612.5152.8860試樣厚度不應小于壓痕深度的10倍。壓痕中心距試樣邊緣的距離不應小

8、于壓痕直徑的2.5倍，而距相鄰壓痕中心距離不小于壓痕直徑的4倍。用讀數(shù)顯微鏡測量壓痕直徑時，應從相互垂直的兩個方向測量，精確到小數(shù)點后兩位的毫米值，并取其算術(shù)平均值。壓痕直徑之差應不大于較小直徑的2%。----------專業(yè)最好文檔，專業(yè)為你服務，急你所急，供你所需-------------文檔下載最佳的地方----------專業(yè)最好文檔，專業(yè)為你服務，急你所急，供你所需-----