2材料的硬度試驗

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1、實驗2材料硬度實驗一、實驗?zāi)康??了解布氏、洛氏、里氏硬度試驗原理和應(yīng)用范圍2.常握布氏、洛氏、里氏硬度試驗計的基木構(gòu)造和操作方法二、實驗原理及設(shè)備1.概述硬度始衡量材料軟硬程度的一種力學性能，由丁碩度試驗的設(shè)備簡單，操作迅速方便，對試樣耍求低，測試中不會破壞被測試的工件等諸多優(yōu)點。此外，硬度值與其他力學性能及某些工藝性能(如切削加工性.冷成形性等)都有一定的聯(lián)系，可以采用硬度試驗評估材料的其他力學性能指標。因此，在機械產(chǎn)品的設(shè)計中，硬度是一項主要技術(shù)指標。此外，在工業(yè)生產(chǎn)中，被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗。硬度測定簡便，造成的表面損傷小，基本上屬于“無損”檢測的范疇。測定硬度的方法很多，主要有

2、壓入法，回跳法和刻劃法三大類。刻劃法型硬度試驗則表征金屬抵抗破裂的能力，而壓入法型硬度試驗則表征金屬抵抗變形的能力，所得到的碩度值的大小實質(zhì)上是表示金屬表面抵抗外物壓入所引起的塑性變形的抗力大小。目前，在測定硬度的方法屮，最常用的是壓入硬度法，其屮布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等硬度測試方法應(yīng)用廣泛。2?典型壓入法硬度測試原理及硬度計的構(gòu)造(1)布氏硬度測試原理及硬度計的構(gòu)造布氏硬度試驗方法是將一直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球在規(guī)定載荷p作用下壓入被測試金屬表面，停留一定吋間后卸除載荷，在被測試金屬表面上形成一個直徑d的壓痕。計算出壓痕單位面積所承受的平均壓力，以此作為被測試金屬的布

3、氏碩度值。布氏碩度用符號HB表示。其測量原理圖見圖1HB亠丄二(1)A兀Dh兀D(D_』D2_d2)當壓頭為淬火鋼球吋，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)合金球吋，硬度符號為HBW,適用于布氏硬度值為450?650的金屬材料。圖1布氏硬度試驗原理圖布氏硬度的表示方法，壓頭為淬火鋼球，HBS；壓頭為硬質(zhì)合金球，HBWHBS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、壓力和保持時間。不同材料的硬度不同，試件的厚度不同，測定布氏硬度時需選用不同直徑的壓頭和壓力。要在同一材料上測得相同的布氏硬度，或在不同的材料上測得的硬度可以相互比較，壓痕的形狀必須幾何

4、相似，壓入角應(yīng)相等。因此為了相同材料的不同P和D下得到的布氏硬度測量值HB相同，F(xiàn)/D?應(yīng)相同。按GB231-84規(guī)定，載荷與球體直徑平方的比值（F/D?）有30、15、10、5、2.5、1.25和1七種，根據(jù)金屈材料的種類和布氏碩度值，可按表1選定F/D2o載荷的保持時間：黑色金屈為10?15s,有色金屈為30s,布氏硬度值小于35時為60so表1布氏硬度試驗的F/D2值的選擇（摘自GB231-84）材料布氏碩度F/D2鋼及鑄鐵<14010>14030<355銅及其合金35?13010>13030<352.5（或1.25）輕金屬及合金35?8010（或5、15）>8010（或15）鉛、錫1

5、.25（或1）布氏硬度試驗大因壓痕面積較大，能反映出較大范圍內(nèi)被測試金屬的平均硬度，故試驗結(jié)果較準確。但壓痕較大，不宜測試成品或薄片金屬的硬度。測量布氏硬度所用的設(shè)備為布氏硬度計，常見的布氏硬度計有液壓式和機械式兩大類，布氏碩度試驗主要設(shè)備有布氏碩度計和讀數(shù)顯微鏡。圖2為機械式布氏碩度計結(jié)構(gòu)示意圖。試驗時，將試樣4放在工作臺3上，按順時針方向轉(zhuǎn)動手輪2,使工作臺上升至試樣與壓頭5接觸，并在手輪打滑后再開電動機1,經(jīng)二級蝸輪蝸桿減速器減速后，驅(qū)動連桿10與遙桿8向下運動，此時壓頭在祛碼11通過大杠桿9小杠桿7及壓軸6作用下，以一定大小的載荷壓入試樣。停留一定時間后，電動機自動反轉(zhuǎn)，曲柄連桿帶動

6、遙桿上升而卸除載荷。在關(guān)閉電動機后，反時針方向傳動手輪，使工作臺下降并取下試樣。最后用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕直徑d,如圖3所示，根據(jù)d的大小查表即可求得布氏硬度值。圖2布氏碩度計結(jié)構(gòu)示意圖1—電動機，2—手倫，3—工作臺，4—試樣，5—壓頭，6—壓軸7—小杠桿，8—搖桿，9—大杠桿，10—連桿，11—祛碼，12—減速器鏡筒圖3布氏硬度測量壓痕直徑示意圖(1)洛氏碩度測試原理及碩度計的構(gòu)造洛氏硬度試驗方法不同丁呀IJ氏硬度試驗方法，是以壓痕深淺表示材料的硬度值。其測試原理見圖4。圖4洛氏硬度試驗原理圖以一個錐頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.558mm(l/16in)的鋼球為壓頭，0—0為金

7、剛石壓頭未受任何載荷時的位置，1—1為壓頭受到初始載荷F1的壓入深度為hl的位置，此時試樣和壓頭剛好接觸。2-2為施加測試主載荷F2時的壓入深度h2為位置，3—3為卸除主載荷保留初始載荷時的位置，由于試樣彈性變形部分的恢復，壓頭提高了h3。受到主載荷的作用的實際壓入深度為ho為符合人的思維，即數(shù)值越大越硬，引入一個常數(shù)K減去h表示洛氏硬度，規(guī)定：k=0.2mm時,HRC=O；k=0,HRC=100,壓痕深度每