文档介绍：《工程材料及热处理》实验指导书机械与电子工程系2011年目录实验1金属材料的硬度试验 3实验2铁碳合金平衡状态的显微组织分析 7实验3碳钢的热处理 10实验1金属材料的硬度试验一、实验目的1、了解布氏、洛氏和维氏硬度试验机的使用方法和试验原理。2、初步掌握布氏、洛氏硬度的测定方法和应用范围。二、实验原理硬度是指金属材料抵抗比它硬的物体压入其表面的能力。硬度越高,表明金属抵抗塑性变形的能力越大。它是重要的力学性能指标之一,它与强度、塑性指标之间有着内在的联系。硬度试验简单易行,又不会损坏零件,因此在生产和科研中应用广泛。常用的硬度试验方法有:布氏硬度试验——主要用于黑色、有色金属原材料检验,也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。所用设备为布氏硬度计。洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后的产品性能检测。所用设备为洛氏硬度计。维氏硬度试验——主要用于薄板材或金属表层的硬度测定,以及较精确的硬度测定。所用设备为维氏硬度计。显微硬度试验——主要用于测定金属材料的组织组成物或相的硬度。所用设备为显微硬度计。1、布氏硬度试验原理布氏硬度试验是将一直径为D的淬火钢球或硬质合金球,在规定的试验力P作用下压入被测金属表面,保持一定时间t后卸除试验力,并测量出试样表面的压痕直径d,根据所选择的试验力P、球体直径D及所测得的压痕直径d的数值,求出被测金属的布氏硬度值HBS或HBW,布氏硬度的测试原理如图6-1所示。布氏硬度值的大小就是压痕单位面积上所承受的压力。单位为kg/mm2或N/mm2,但一般不标出。硬度值越高,表示材料越硬。在实验测量时,可由测出的压痕直径d直接查压痕直径与布氏硬度对照表而得到所测的布氏硬度值。图6-1布氏硬度计试验原理示意图设压痕深度为h则压痕球面积为)试样硬度值为:式中——施加的载荷,kg或N;——压头(钢球)直径,mm;——压痕直径,mm;——压痕面积,mm2。布氏硬度试验方法和技术条件有相应的国家标准。表6-1为布氏硬度的试验规范。实际测定时,应根据金属材料种类、试样硬度范围和厚度的不同,按照标准试验规范,选择钢球直径、载荷及载荷保持时间。表1布氏硬度试验规范金属类型布氏硬度值范围(HBS)试样厚度/㎜载荷P与钢球直径D的相互关系钢球直径D/㎜载荷P/kgf载荷保持时间t/s黑色金属140~4506~3P=30D103000104~25750<<140﹥6P=10D101000106~352503<﹥1306~3P=30D103000304~25750<~1309~6P=10D101000306~~35﹥6P=~、洛氏硬度试验原理图6-2洛氏硬度计试验原理示意图洛氏硬度试验是目前应用最广的试验方法,和布氏硬度一样,也是一种压入硬度试验,但它不是测定压痕的面积,而是测量压痕的深度,以深度的大小表示材料的硬度值。洛氏硬度试验是以锥角为120°,在规定的初载荷和主载荷作用下压入被测金属的表面,然后卸除主载荷。在保留初载荷的情况下,测出由主载荷所引起的残余压入深度h值,再由h值确定洛氏硬度值HR的大小,其计算公式如下:HR=(K-h)/。K为常数,当采用金刚石圆锥压头时,K=100;当采用淬火钢球压头时,K=130。洛氏硬度试验试验原理如图6-2所示。为了能用同一硬度计测定从极软到极硬材料的硬度,可以通过采用不同的压头和载荷,组成15种不同的洛氏硬度标尺,其中最常用的有HRA、HRB、HRC三种。其试验规范如表6-2所示。表2洛氏硬度的试验规范标度符号压头类型总载荷/kg常用硬度值范围应用举例HRA120°金刚石圆锥6070~85碳化物、硬质合金、㎜的淬火钢球10025~100软钢、退火或正火钢、铜合金等等HRC120°金刚石圆锥15020~67适用淬火钢、调质钢等三、实验仪器和用具1、HBRUV-、碳钢试样和标准硬度块四、实验方法与步骤(一)试验前的准备工作1、接通电源,根据试验方法,开启开关。2、测试件的表面应平整光洁,不得带有污物、氧化皮、裂缝、凹坑等显著的加工痕迹。3、根据试件的形状,选用合适的工作台。4、将硬度计的加荷手柄按逆时针方向拉向前方,使负荷处于卸荷状态。(二)试验步骤1、根据硬度试验方法,选择压头,将压头柄插入测杆轴孔中,轻微拧动固定螺钉。2、根据硬度试验方法,选择试验负荷,顺时针转动变荷手轮,使所需负荷数字对应于固定刻线。3、将试件稳妥地放置在工作台上,然后转动旋轮,使升降丝杆上升,当试件与压头接触,投影标尺相应上