一、實驗目的 掌握塑料球壓痕硬度試驗方法，了解球壓痕硬度計的結構\ 原理和使用方法 二、實驗原理 塑料球壓痕硬度試驗是把規定直徑的鋼球在試驗負荷作用下，垂直壓入試樣表面并保持一定時間后，在負荷下測量壓痕深度，并求出壓痕面積，以單位面積上承受的力 標準單位：N ／mm2 ，非標準單位：kg ／ mm2 來表示硬度大小的試驗。壓痕深度可以在儀器的指示表盤上直接讀得，鋼球的壓入情況如圖1 所示。 三、實驗儀器及試樣 1．實驗儀器 球壓痕硬度計的結構如圖２所示，主要由機架、壓頭、加荷裝置、壓痕深度、指示儀表等組成，各機構的技術要求如下。 圖１ 球壓痕硬度試驗示意圖 1 硬度計的機架為剛性結構，在大負荷下，沿軸線方向的變量不大于0.05mm ，機架上帶有或升降的工作臺。 2 升降工作臺的中心軸線與壓頭主軸線的同軸度不大于0 ．2mm 。 3 主軸線與升降工作臺面垂直，偏差不大于0 ．2 ％。 4 硬度指示值準確度為土4 ％。 5 壓頭為淬火拋光的鋼球，直徑為5mm ，公差±0 ．5 ％以內，硬度800Hv 。 6 加荷裝置包括加荷杠桿、砝碼和緩沖器，通過調配砝碼可對壓頭施加下列負荷： 初負荷為：9 ．8N1kg 各級負荷允許誤差均為土1 ％。 圖２ 球壓痕硬度計結構示意圖 緩沖器的作用是保證壓頭對試樣平穩無沖擊加荷。 7 壓痕深度指示儀表為測量壓頭壓入深度的裝置，在0 一0 ．5mm 測量段內，精度為0 ．005mm 。 8 計時裝置能指示試驗負荷全部加入后讀取壓痕深度的時間，計時量程不小于60s ，準確度為±5 ％。 2．實驗試樣 1 試樣的外觀應是平整、光滑、無氣泡、厚度均勻、無機械損傷及雜質等。 2 試樣尺寸50mm×50mm × 4mm 或φ50mm×4mm 。測量時，測量點中心與試樣邊緣距離不小于10mm ，各測量點中心之間的距離不小于10mm 。 四、實驗步驟 1 按GB ／T1039—92 中的規定檢查和處理試樣，并按GB2918 — 82 調節試驗環境。 2 檢測各負荷下機架的變形量。由于在負荷下，機架也產生微量變形，從而使壓痕深度指示值大于實際壓痕深度，這樣就必須定期檢查各級負荷下機架的變形量。測定時卸下壓頭，升起工作臺位其與主軸接觸，加上初負荷，調節深度指示儀表為零，再加上試驗負荷，直接由壓痕深度指示儀表中讀取相應負荷下機架變形量h 2 mm 。 3 根據材料硬度，選擇適宜的試驗負荷，裝上壓頭，并把試樣放在工作臺上、使測試表面與加荷方向垂直，無沖擊加上韌負荷后，把深度指示儀表調到零點。 4 在2 一３s 內將所選擇適宜的負荷平穩加到試樣上，保持負荷30s ，立即讀取壓痕深度h1mm 。 5 必須保證壓痕深度在0 ．15 一0 ．35mm 的范圍內，若壓痕深度不在規定范圍內，則應改變試驗負荷，使達到規定的深度范圍。 6 每組試樣不少于兩塊，測量點數不少于10 點。 五、實驗結果及數據處理 1. 球壓痕硬度值按下式計算。 式中 H——球壓痕硬度，N ／mm ２ F——試驗負荷、N D一一鋼球直徑，mm h一—校正機架變形后的壓痕深度，mm h＝h 1—h2 hl——試驗負荷下鋼球的壓入深度，mm h2——儀器在試驗負荷下機架變形量，mm 2. 試驗結果以一組試樣的算術平均值表示，取三位有效數字。 3. 標準偏差可按下式計算。 式中X——單個試樣測定值 ——一組試樣測定結果的算術平均值 n一一測定試樣個數 六、實驗報告或實驗記錄的內容 • 被測試材料的名稱、規格、來源及生產廠家。 • 試樣的形狀、尺寸和制備方法。 • 試驗溫度、濕度、狀態調節時間及試驗負荷。 • 試驗次數及沒有達到規定壓痕深度范圍的測量次數。 • 球壓痕硬度的平均值和標準偏差。 • 試驗日期、試驗人員。 七、注意事項 • 試驗時，必須保證所施加作用力與試樣表面垂直，試樣支承面必須與工作臺面接觸良好，試驗過程中加荷應平穩，不得有任何沖擊和振動。 • 安裝壓頭或更換工作臺應先預檢幾次，使儀器處于良好工作狀態，方可進行正式硬度試驗。 • 在施加韌負荷時，工作臺僅允許向上移動，直至初負荷施加完畢，不允許中途退回再向上移動，如上升時已超過允許偏移量，則下降工作臺，檢查原因。 • 被測試材料的硬度，必須在儀器測量范圍內。若未知材料的硬度范圍，對負荷的選擇應由小到大，逐級增加。 八、思考題 • 敘述原理。 • 何謂初負荷和試驗負荷? • 為什么對試樣加上初負荷和試驗負荷后讀取硬度值都有時間要求? 對未知硬度范圍的材料，選擇試驗負荷時為什么應從小到大逐級項試選擇? | 
