金屬材料硬度實驗測定實驗
一 、實驗目的
1.了解硬度測定的基本原理及常用硬度試驗法的應用范圍。
2.學會正確使用硬度計。
二、實驗說明
1 、概述
硬度是指材料抵抗另一較硬的物體壓入表面抵抗塑性變形的一種能力，是重要的力學性能指標之一。與其它力學性能相比，硬度實驗簡單易行，又無損于工件，因此在工業生產中被廣泛應用。常用的硬度試驗方法有： 布氏硬度試驗――主要用于黑色、有色金屬原材料檢驗，也可用于退火、正火鋼鐵零件的硬度測定。 洛氏硬度試驗——主要用于金屬材料熱處理后產品性能檢驗。 維氏硬度試驗——用于薄板材或金屬表層的硬度測定，以及較的硬度測定。 顯微硬度試驗——主要用于測定金屬材料的顯微組織組分或相組分的硬度。
2 、布氏硬度試鹼
(１)原理用載荷P把直徑為D的淬火鋼球壓人試件表面，并保持一定時間，而后卸除載荷，測量鋼球在試樣表面上所壓出的壓痕直徑d，從而計算出壓痕球面積A，然后再計 算出單位面積所受的力( P/A值)，用此數字表示試件的硬度值，即為布氏硬度，用符號HB表示。布氏硬度試驗原理如圖1 所示。 設壓痕深度為 h，則壓痕的球面積為 A=π Dh=πD 試中 P——施加的載荷，kg； D——壓頭(鋼球)直徑 mm； A——壓痕面積， mm 2 ； d——壓痕直徑， mm。
3 、洛氏硬度試驗
(1)原理：洛氏硬度試驗是用特殊的壓頭(金剛石壓頭或鋼球壓頭)在先后施加的兩個載荷(預載荷和總載荷)的作用下壓入金屬表面來進行的。總載荷P為預載荷P 0 和主要載荷P 1 之和，即 P= P 0 + P 1 洛氏硬度值是施加總載荷P并卸除主載荷P 1 引起的殘余壓入深度e來計算(圖2)。圖中 h 0 表示在預載荷 P 0 作用下，壓頭壓入被試材料的深度；h 1 表示施加總載荷P并卸除主載荷P 1 ，但仍保留預載荷P 0 時，壓頭壓入被試材料的深度。 深度差e= h 1 + h 0 ，該值用來表示被測材料硬度的高低。在實際應用中，為了使硬材料測出的硬度值比軟材料的硬度值高，并符合一般的習慣，將被測材料的硬度值用公式加以適當變換，即 HR=K-h 1 -h 0 /C 試中 K ――常數，其值在采用金剛石壓頭時為0.2，采用鋼球壓頭時為0.26； C——常數，代表指示器讀數盤每一刻度相當于壓頭壓入被測材料的深度，其值為0.002mm; HR——標注洛氏硬度的符號，當采用金剛石壓頭及150 kg的總載荷時應標注HRC，當采用鋼球壓頭及100kg，總載荷試驗時，則應標注HRB。 HR值為一無名數，測量時可直接由硬度計表盤讀出，表盤上有紅﹑黑兩種刻度，紅線刻度的30和黑線刻度的0相重合，如圖13.4所示。
三、實驗內容及方法指導
(1)布氏硬度試驗測定。(2)洛氏硬度試驗測定。(3)試驗方法指導。 學生分成若干組，利用備好的硬度試塊或試樣，在硬度計上測定其相應硬度值，使之學 會硬度計的使用方法。
四、實驗所用設備及材料
(1)布氏硬度計(2)讀數放大鏡(3)洛氏硬度計(4)硬度試塊若干(5)鐵碳合金退火試樣若干(ф20×10mm的工業純鐵，20，45，60，T8，T12等)。 ( 6)ф 20×10mm的 20，45，60，T8，T12鋼退火態，正火態，淬火及回火態的試樣。
五、實驗注意事項
(1)試樣兩端要平行，表面要平整，若有油污或氧化皮，可用砂紙打磨，以免影響測定。
(2)圓柱形試樣應放在帶有“V"形槽的工作臺上操作，以防試樣滾動。
(3)加載時應細心操作，以免損壞壓頭。
(4)測完硬度值，卸掉載荷后，必須使壓頭*離開試樣后再取下試樣。
(5)金剛鉆壓頭系貴重物品，資硬而脆，使用時要小心謹慎，嚴禁與試樣或其它物件碰撞。 (6)應根據硬度實驗機的使用范圍，按規定合理選用不同的載荷和壓頭，超過使用范圍，將不能獲得準確的硬度值。
六、實驗報告要求
(1)簡述布氏和洛氏硬度試驗原理。
(2)測定碳鋼(20﹑45﹑ 60﹑T8﹑T12)退火試樣的布氏硬度值(HBS)。
( 3)測定碳鋼(45﹑T8﹑T12)正火及淬火試樣的洛氏硬度值(HRC)。
( 4)測定45鋼調質試樣的洛氏硬度值(HRC)。
