4材料硬度測(cè)試-張力

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1、四、材料硬度測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握常用的金屬材料硬度測(cè)試原理；2.通過(guò)本實(shí)驗(yàn)要求掌握布氏硬度、洛氏硬度、和維氏硬度的原理和基本操作方法；3.用洛氏硬度測(cè)定材料硬度。二、實(shí)驗(yàn)儀器，材料：硬度計(jì)、待測(cè)樣品三、實(shí)驗(yàn)原理1)布氏硬度：用一定直徑D（mm）的鋼球或硬質(zhì)合金球?yàn)閴侯^，施以一定的試驗(yàn)力F（N），將其壓入試樣表面（圖2），經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間t（s）后卸除試驗(yàn)力，試樣表面將殘留壓痕。求得單位壓痕球形表面積上的試驗(yàn)力就是布氏硬度值，用HB表示，其計(jì)算公式為：(√)其中A—壓痕球形面積（mm2）;d—壓痕平均直徑（mm）DF試樣表面

2、試樣表面dh圖1不是硬度試驗(yàn)原理圖布氏硬度試驗(yàn)主要用于室溫下黑色、有色金屬原材料檢驗(yàn)。布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)是壓痕面積大，能反映出較大范圍內(nèi)材料各組成相的綜合平均性能，不受個(gè)別相和微區(qū)不均勻性的影響。布氏硬度分散性小，重復(fù)性好。其缺點(diǎn)是由于壓痕面積大，不適于成品件，測(cè)試不同硬度的材料需要更換壓頭直徑和載荷，壓痕直徑測(cè)量比較麻煩。HBS表示用淬火鋼球，適用于硬度值在450以下的材料，HBW表示用鎢合金鋼球，適用于硬度值在450以上的材料。HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，其后的數(shù)字依次為壓頭直徑，壓力和保持時(shí)間。2)洛氏硬度洛氏硬度是

3、直接測(cè)量壓痕深度，壓痕愈淺表示材料愈硬。由于深度可直接用百分表測(cè)出，洛氏硬度無(wú)需計(jì)算公式。在先后兩次施加負(fù)荷（預(yù)負(fù)荷F0和主負(fù)荷F1）的作用下，將標(biāo)準(zhǔn)型的壓頭（金剛石圓錐壓頭或鋼球壓頭）壓入試樣的表面，即在加完總負(fù)荷F（F=F0+F1）保持一定的時(shí)間，并卸除主負(fù)荷，保留預(yù)負(fù)荷的情況下，用計(jì)量主負(fù)荷作用下所產(chǎn)生的殘余壓入深度e來(lái)表示金屬材料抵抗塑性變形的能力，如圖2所示。e值越大金屬的硬度越低，反之則硬度越高。洛氏硬度值用HR表示，并在符號(hào)后面注以所常用標(biāo)尺A、B、C等。0hh1he試樣表面基線100HRC0HRC=100-e圖

4、2洛氏硬度實(shí)驗(yàn)原理洛氏硬度試驗(yàn)常用標(biāo)尺所對(duì)應(yīng)的壓頭、負(fù)荷硬度計(jì)算公式及應(yīng)用見(jiàn)表1。表1洛氏硬度常用標(biāo)尺所對(duì)應(yīng)的壓頭、負(fù)荷、計(jì)算及應(yīng)用舉例預(yù)負(fù)荷總負(fù)荷標(biāo)尺壓頭硬度值計(jì)算公式應(yīng)用舉例/N/N金剛石圓錐角硬質(zhì)合金、滲碳A588120O頂端球面98HR=100-e/2鋼C半徑0.2mm1471淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼軟鋼、鋁合金、直徑1.588mmB98980HR=100-e/2銅合金、可鍛鑄的鋼球鐵洛氏硬度試驗(yàn)主要用于室溫下金屬材料熱處理后的產(chǎn)品硬度測(cè)試，測(cè)量范圍為20～67HRC；60～85HRA；25～100HRB，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T23

5、0-91《金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法》洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)為硬度值可從硬度機(jī)的表盤(pán)上直接讀出，漸變迅速，工效高；對(duì)試件表面造成的損傷較小，可由于成品零件的質(zhì)量檢測(cè)；加有預(yù)載荷，可以消除表面輕微的不平度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。其缺點(diǎn)是不同標(biāo)尺的洛氏硬度值無(wú)法相互比較，由于壓痕小，洛氏硬度對(duì)材料組織不均勻性很敏感，測(cè)試結(jié)果比較分散，重復(fù)性差3)維氏硬度維氏硬度的測(cè)試原理和方法基本上與布氏硬度相同，根據(jù)壓痕表面積上所承受壓力來(lái)定義硬度值。但測(cè)定維氏硬度所用的壓頭為金剛石制成的四方角錐體，o兩相對(duì)面間的夾角為136，所加的載荷較小。實(shí)驗(yàn)時(shí)，以一相對(duì)兩面

6、夾角為136°的金剛石正四棱錐形壓頭，在一定的負(fù)荷作用下，壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保荷時(shí)間卸除負(fù)荷后，計(jì)量殘留壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度（如圖3）、并由此求出平均值。由實(shí)驗(yàn)負(fù)荷與殘留壓痕表面積之商計(jì)算出維氏硬度值。維氏硬度值用HV表示，其計(jì)算公式為：維氏硬度測(cè)試載荷通常為5kgf、20kgf，30kgf，50kgf和100kgf6種。其硬度值表示方法與布氏硬度相同。例如640HV30/20，最前面數(shù)字為硬度值，后面數(shù)字依次為載荷/保持時(shí)間。F試樣表面d2d1圖3維氏硬度實(shí)驗(yàn)原理圖維氏硬度測(cè)試采用了四方角錐體壓頭，各種載荷作用下所得的壓痕幾

7、何相似，載荷大小隨意選擇，所得的硬度值均相同，不受布氏法那種載荷F和壓頭D的規(guī)定條件的約束。測(cè)量范圍較寬，軟硬材料均可測(cè)量。其壓痕為一輪廓清晰的正方形，對(duì)角線長(zhǎng)度易于精確測(cè)量，故精度較布氏法高。當(dāng)材料硬度小于450HV時(shí)，維氏硬度與布氏硬度值大致相同。維氏硬度試驗(yàn)主要用于在室溫下薄板材或金屬表層的硬度測(cè)定以及較精確的硬度測(cè)定。適用測(cè)量范圍為8～1000HV。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)有GB4340-84《金屬維氏硬度試驗(yàn)方法》和GB5030-85《金屬小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)方法》（表面硬度）。四、實(shí)驗(yàn)步驟本次實(shí)驗(yàn)采用洛氏硬度測(cè)試實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使用與試驗(yàn)

8、硬度相近的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)洛氏硬度塊對(duì)硬度計(jì)進(jìn)行校正。1.按表1規(guī)范，根據(jù)所測(cè)試樣選擇壓頭類型和主負(fù)荷的大小。2.根據(jù)試樣形狀與大小，選擇適宜的工作臺(tái)，將試樣平穩(wěn)地放在工作臺(tái)上。3.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使試樣與壓頭緩慢接觸，直至表盤(pán)的小指針指到“0”為止，此時(shí)即施加了10Kgf的預(yù)載荷。