实验一金属材料的硬度实验.doc

文档介绍：实验一、金属材料的硬度实验
一、实验目的
1. 了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2. 了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
二、实验原理
硬度是金属材料局部抵抗硬物压入其表面的能力或金属材料表面抵抗局部塑性变形的能力。测量硬度的方法主要有压入法、回跳法和刻划法三大类:
压入法硬度试验的主要特点是:实验时应力状态最软(即最大切应力远远大于最大正应力),因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系:σb=K×HB σb :材料的抗拉强度值;HB:布氏硬度值;K:系数
洛氏硬度测试法
(1)洛氏硬度试验的基本原理
洛氏硬度试验的原理和布氏的不同在于:它不是以测量压痕的面积来计算硬度,而是根据压痕深度来确定硬度值指标。洛氏硬度测定时,在规定条件下,将压头(顶角为120°的金刚石圆锥或直径为1/16"()的淬火钢球或硬质合金球)分两个步骤压入试样表面。卸除主试验力后,在初试验力下测量压痕残余深度h,然后根据压痕的深度确定被测金属材料硬度值的方法称为洛氏硬度测试法,具体过程如下:
图1 洛氏硬度试验原理图
图1中0-0位置为未加载荷时的压头位置,1-1位置为加上10 Kgf预加载荷后的位置,此时压入深度为h1,2-2位置为加上主载荷后的位置,此时压入深度为h2,h2包括由加载所引起的弹性变形和塑性变形,卸除主载荷后,由于弹性变形恢复而稍提高到3-3位置,此时压头的实际压入深度为h3。洛氏硬度就是以主载荷所引起的残余压入深度(h=h3-h1)来表示。但这样直接以压入深度的大小表示硬度,将会出现硬的金属硬度值小,而软的金属硬度值大的现象,这与布氏硬度所标志的硬度值大小的概念相矛盾。为了与****惯上数值越大硬度越高的概念相一致,采用一常数(k)减去(h3-h1)的差值表示硬度值。(即刻度盘上一小格)。
洛氏硬度值的计算公式如下:
HR=(k-h)/ (h=h3-h1)
式中:
h1------预加载荷压入试样的深度(mm);
h3------卸除主载荷后压入试样的深度(mm);
k------常数,采用金刚石圆锥时k=(用于HRA、HRC);采用钢球时k=(用于HRB)。
因此上式可改为:
HRC(或HRA)= ;HRB=
表1 洛氏硬度试验力及应用范围(GB/T 230-1991)
标尺符号/压头
总负荷/N(kgf)
初试验力F0
主试验力F1
实用范围
应用