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1、實(shí)驗(yàn)一金屬材料硬度實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、了解布氏硬度和洛氏硬度的測定方法。 2、掌握布氏、洛氏硬度試驗(yàn)計的基本構(gòu)造和操作方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1、布氏硬度的測定 布氏硬度的測定在HB-3000型布氏硬度機(jī)上進(jìn)行。 （1）實(shí)驗(yàn)原理 布氏硬度數(shù)值通過布氏硬度試驗(yàn)測定。布氏硬度試驗(yàn)是指用一定直徑的球體（鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入被測材料或零件表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，通過測量表面壓痕直徑來計算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。 布氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕球形表面積所得的商。使用淬火鋼球壓頭時用符號HBS使用硬質(zhì)合金球壓頭時用符號HBW/計算公式如下： HBS(

2、HBVV=0.102 式中：F一試驗(yàn)力（ND; D1球體直徑（mm; d—壓痕平均直徑（mrm。 由上式可以看出，當(dāng)F、D一定時，布氏硬度值僅與壓痕直徑d的大小有關(guān)。所以在測定布氏硬度時，只要先測得壓痕直徑d,即可根據(jù)d值查有關(guān)表格得出HB值，并不需要進(jìn)行上述計算。 國家標(biāo)準(zhǔn)GB231-1984規(guī)定，在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時，首先應(yīng)選擇壓頭材料，布氏硬度值在450以下（如灰鑄鐵、有色金屬及經(jīng)退火、正火和調(diào)質(zhì)處理的鋼材等）時，應(yīng)選用鋼球作壓頭；當(dāng)材料的布氏硬度值在450~650時，則應(yīng)選用硬質(zhì)合金球作壓頭。其次 是根據(jù)被測材料種類和試樣厚度，按照表1—1所示的布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范正確地選擇壓

3、頭 直徑D、試3金力F和保持時間to 布氏硬度習(xí)慣上只寫出硬度值而不必注明單位，其標(biāo)注方法是，符號HBS^HBW> 前為硬度值，符號后面按以下順序用數(shù)值表示試驗(yàn)條件：球體直徑、試驗(yàn)力，試驗(yàn)力保持時間（1075s不標(biāo)注）例如： 120HBs10/1000/30,表示直徑10mmiW球在9.80KN（1000kgf）的試驗(yàn)力作用下，保持30s測得的布氏硬度值為120。 500HBW5/75Q表示用直徑5mni勺硬質(zhì)合金球在7.35KN（750kgf）試驗(yàn)力作用下，保持1075s測得的布氏硬度值為500。 布氏硬度值的測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)，常用于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)處理后的零件

4、以及灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等毛坯或半成品 (2)操作前的準(zhǔn)備工作 a.選定壓頭擦拭干凈，裝入主軸襯套中； b.選定載荷，加上相應(yīng)的祛碼； c.確定持續(xù)時間，把圓盤上的時間定位器(紅色指示點(diǎn))轉(zhuǎn)到與持續(xù)時間相符的位置上。 (3)操作順序 a.接通電源，打開指示燈； b.將試樣放在工作臺上，順時針轉(zhuǎn)動手輪，使壓頭壓向試樣表面直至手輪打滑為止； c.按動加載按鈕，即加載開始，當(dāng)達(dá)到所要求的持續(xù)時間后，圓盤轉(zhuǎn)動即自行停止， 爾后自動卸載； d.逆時針轉(zhuǎn)動手輪降下工作臺，取下式樣用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕直徑d值，查表即 得出HB值。 2、洛氏硬度的測定 洛氏硬度的測

5、定在HR-150A型洛氏硬度機(jī)上進(jìn)行。 (1)實(shí)驗(yàn)原理 洛氏硬度試驗(yàn)是在初始試驗(yàn)力F0及總試驗(yàn)力F1的先后作用下，將壓頭(金剛石圓 錐或鋼球)壓入被測材料或零件表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后，卸除主試驗(yàn)力，用測量的殘余壓痕深度增量計算硬度值的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。實(shí)際測定時，試件的洛氏硬度值由硬度計的表盤上直接讀出，材料越硬，則表盤上示值越大。 為了便于用洛氏硬度計測定從軟到硬較大范圍的材料硬度，根據(jù)被測試對象的不同， 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T230-1991規(guī)定可采用不同類型壓頭、試驗(yàn)力及硬度公式，組合成為不同的洛氏硬度標(biāo)尺?，F(xiàn)將常用的三種洛氏硬度標(biāo)尺的硬度符號、試驗(yàn)規(guī)范列于表1,以供參考。 表

6、1常用洛氏硬度試驗(yàn)規(guī)范(摘自GB/T230-1991) 洛氏硬度標(biāo)尺 硬度符號 測量范圍 初試驗(yàn)力 F0/N 主試驗(yàn)力 F1/N 總試驗(yàn)力 F/N 壓頭類型 應(yīng)用舉例 A HRA 20~88 98.07 490.3 588.4 金剛石圓錐 硬質(zhì)合金表面淬火層滲碳層等 B HRB 20~100 98.07 882.6 980.7 1.5875mm鋼球 有色金屬退火鋼正火鋼 C HRC 20~70 98.07 1373 1471 金剛石圓錐 調(diào)質(zhì)鋼淬火鋼等 以上三種常用洛氏硬度中，以HRC應(yīng)用最多，一般經(jīng)過淬火處理

7、的零件和工具都用 他測試硬度。 洛氏硬度測定簡單，方便快捷，可直接從表盤上讀出硬度數(shù)值，壓痕小，多用來測較硬材料的硬度或成品零件硬度；測試范圍大，能測較薄零件的硬度。但由于壓痕小，測定結(jié)果波動較大，穩(wěn)定性較差，故需測試三點(diǎn)，取其算術(shù)平均值，一般不適宜測試組織不均勻的材料。 (2)操作順序 a.選擇壓頭和載荷，并將壓頭裝入實(shí)驗(yàn)機(jī)； b.試樣放在式樣臺上，順時針轉(zhuǎn)動手輪，使試樣與壓頭緩慢接觸，直到表盤小指針 指至“0”為止，此時已預(yù)加載荷10kg,然后將表盤大指針調(diào)至零點(diǎn)； c.按動按鈕，加主載荷。當(dāng)表盤中大指針反向旋轉(zhuǎn)若干格并停止時，保持3-4秒 再順時針旋轉(zhuǎn)搖柄，直到自鎖為止，

8、即卸除主載荷。此時大指針退回若干格。指針?biāo)傅奈恢脼槁迨嫌捕戎担琀RAHRC讀外圈黑刻度，HRB賣內(nèi)圈紅刻度。 d.逆時針旋轉(zhuǎn)手輪，取出試樣，測試完畢。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備器材 1、布氏硬度機(jī)洛氏硬度機(jī) 2、讀數(shù)放大鏡 3、試樣：45鋼正火態(tài)①30X10T10鋼淬火態(tài)①30X10四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1、要求試樣表面平整，兩端平行，用砂紙去氧化皮和油污。 2、洛氏硬度機(jī)金剛石壓頭屬貴重物件，質(zhì)硬而脆，嚴(yán)禁碰擊。 3、加載時細(xì)心操作，以免損壞機(jī)件。 實(shí)驗(yàn)二金屬材料沖擊實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)了解沖擊韌性的含義； (2)測定鋼材的沖擊韌性； 二、實(shí)驗(yàn)原理概述 材料在沖擊載荷作用

9、下，產(chǎn)生塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，稱為材料的沖擊韌性。用實(shí)驗(yàn)方法測定材料的沖擊韌性時，是把材料制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，置于能實(shí)施打擊能量的沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的，并用折斷試樣的沖擊吸收功來衡量。 沖擊試驗(yàn)機(jī)由擺錘、機(jī)身、支座、度盤、指針等幾部分組成。實(shí)驗(yàn)時，將帶有缺口的受彎試樣安放于試驗(yàn)機(jī)的支座上，舉起擺錘使它自由下落將試樣沖斷。若擺錘質(zhì)量為 G,沖擊中擺錘的質(zhì)心高度由Hi變?yōu)镠2,勢能的變化為G(H1-H2),它等于沖斷試樣 所消耗的功，即沖擊中試樣所吸收的功為Ak=G(H1-H2) 圖1沖擊韌性試驗(yàn)原理圖 Ak可由指針指示的位置從度盤上讀出。Ak值越大，表明材料的抗沖擊性能越

10、好。 Ak值是一個綜合性的參數(shù)，不能直接用于設(shè)計，但可作為抗沖擊構(gòu)件選擇材料的重要指 標(biāo)。 沖擊試驗(yàn)的主要用途： (1)評價材料對大能量一次沖擊載荷下破壞的缺口敏感性； (2)檢查和控制材料的冶金質(zhì)量和熱加工質(zhì)量；材料的內(nèi)部缺陷和晶粒大小對Ak值 有明顯影響，因此可用沖擊實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)材料質(zhì)量，判定熱加工和熱處理工藝質(zhì)量。 (3)評定材料在高、低溫條件下的韌脆轉(zhuǎn)變特性。 沖擊過程所消耗的能量，除大部分為試樣斷裂所吸收外，還有一小部分消耗于機(jī)座振動等方面，只因這部分能量相對較小，一般可以忽略。但它卻隨著實(shí)驗(yàn)初始能量的增 大而加大，故對Ak值原本就較小的脆性材料，宜選用沖擊能量較小的

11、試驗(yàn)機(jī)。 三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料 沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī) 實(shí)驗(yàn)用材料：45鋼淬火、45鋼正火、HT150 沖擊試樣要求： 沖擊韌性Ak的數(shù)值與試樣的尺寸、缺口形狀和支承方式有關(guān)。為便于比較，國家標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定兩種形式的試樣：①U型缺口試樣；②V型缺口試樣。 圖2U型缺口試 沖擊時，由于試樣缺口根部形幽儂wn映琲陋革多的能量，缺口的深度、曲 率半徑及角度的大小都對試樣的沖擊吸收功有影響。為保證尺寸準(zhǔn)確，缺口應(yīng)采用銑削、 磨削加工，要求缺口底部光滑，無平行于缺口軸線的刻痕。試樣的制備亦應(yīng)避免由于加 工硬化或過熱而影響其沖擊性能。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 (1) 檢查試樣的形狀、尺

12、寸及缺口質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求； (2) 空打試驗(yàn)：舉起擺錘，試驗(yàn)機(jī)上不放置試樣，然后釋放擺錘空打，調(diào)整指針回零； (3) 用專用對中塊，使試樣貼緊支座安放，缺口處于受拉面，并使缺口對稱面位于兩 支座對稱面上； (4) 將擺錘舉高掛穩(wěn)后，擺錘下落沖斷試樣。待擺錘回落至最低位置時，進(jìn)行制動， 記錄度盤的指示值。 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： (1) 在擺錘擺動范圍內(nèi)，不得有任何人員活動或放置障礙物，以確保安全。 (2) 不帶保險銷的機(jī)動沖擊試驗(yàn)機(jī)或手動沖擊試驗(yàn)機(jī)，在安裝試樣前，最好先把擺錘 用木塊擱置在支座上，試樣安裝完畢再舉擺。 (3) 手動沖擊試驗(yàn)機(jī)當(dāng)擺錘舉到需要高度時，可聽到銷釘鎖住

13、的聲音，為避免沖斷銷 釘應(yīng)輕輕放擺，在銷釘未鎖住前切勿放手。擺錘下落尚未沖斷試樣前，不應(yīng)將控制桿推 向制動位置。 五、實(shí)驗(yàn)報告 (1) 沖擊試樣材料種類、試樣尺寸及類型、試驗(yàn)機(jī)型號及打擊能量； (2) 標(biāo)注每次試驗(yàn)的沖擊吸收功，畫圖示意沖斷試樣的斷口宏觀形貌。 (3) 分析影響沖擊性能測定的主要因素。 古今名言 敏而好學(xué)，不恥下問一一孔子 業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨一一韓愈 興于《詩》，立于禮，成于樂一一孔子 己所不欲，勿施于人一一孔子 讀書破萬卷，下筆如有神一一杜甫 讀書有三到，謂心到，眼到，口到一一朱熹 立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本一一歐陽修 讀萬卷

14、書，行萬里路一一劉彝 黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲一一顏真卿 書卷多情似故人，晨昏憂樂每相親一一于謙 書猶藥也，善讀之可以醫(yī)愚一一劉向 莫等閑，白了少年頭，空悲切一一岳飛 發(fā)奮識遍天下字，立志讀盡人間書一一蘇軾 鳥欲高飛先振翅，人求上進(jìn)先讀書一一李苦禪 立志宜思真品格，讀書須盡苦功夫一一阮元 非淡泊無以明志，非寧靜無以致遠(yuǎn)一一諸葛亮 熟讀唐詩三百首，不會作詩也會吟一一孫洙《唐詩三百首序》 書到用時方恨少，事非經(jīng)過不知難一一陸游 問渠那得清如許，為有源頭活水來一一朱熹 舊書不厭百回讀，熟讀精思子自知一一蘇軾 書癡者文必工，藝癡者技必良 蒲松齡 聲明 訪問者可將本資料提供的內(nèi)容用于個人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律的規(guī)定，不得侵犯本文檔及相關(guān)權(quán)利人的合法權(quán)利。謝謝合作！