金属材料硬度试验.docx

金属材料硬度试验金属材料及热处理实验指导书指导教师:龚成功实验1金属材料硬度测定一、实验目的 。 、洛氏、维氏硬度计并掌握相应硬度的测试方法。二、实验原理概述金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形困难。另外,硬度与其他力学性能之间有着一定的内在联系,所以从某种意义上说硬度的大小对于材料的使用寿命具有决定性的作用。常用的硬度试验方法有: 布氏硬度试验——主要用于测量铸铁、非铁金属及经过退火、正火和调质处理的钢材。洛氏硬度试验——主要用于测量成品零件。维氏硬度试验——主要用于测定较薄材料和硬材料。显微硬度试验——主要用于测定显微组织组分或相组分的硬度。 (转载于:写论文网:金属材料硬度试验)定大小的载荷F,将直径为D的钢球压入被测金属表面保持一定时间,然后卸除载荷,根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积A凹求出平均应力值,以此作为硬度值的计量指标,并用符号HB表示。其计算公式如下: HB=F/A凹式中HB——布氏硬度;F——施加外力,N;A凹——压痕面积,mm2。图1-1布氏硬度的试验原理根据压痕面积和球面面积之比等于压痕深度h和钢球直径之比的几何关系,可知压痕部分的球面面积为: A凹=πDh式中D——钢球直径,mm;h——压痕深度,mm。由于测量压痕直径d要比测定压痕深度h容易故可将式中的h改换成d来表示,这样可以根据集合关系求出(D/2)-h=[(D/2)2-(d/2)]1/2 h=[D-(D2-d2)1/2]/2 将式(1-2)和式(1-3)代入式(1-1)既得 F2F HB=A凹πD(D?D2?d2) (1-4) 当试验力P的单位是N时=22(1-5) A凹πD(D?D?d) 式中的d是变数,故只需测出压痕直径d,根据已知D和F值就可以计算出HB值。在实际测量时,可由压痕直径d直径查表得到HB值。需要注意的是,由于材料有硬有软,所测工件有厚有薄,若只采用同一种载荷和一个钢球直径时,则对有些试样合适,而对另一些试样可能不合适,对同一种材料而言,不论采用何种大小的载荷和钢球直径,当F/D2=常数时,所得到的HB值是一样的,对不同材料来说,得到的HB值也可以经行比较。 °,顶部曲率半径为的金刚石圆锥体或直径D=的淬火钢球。试验时,先对试样施加初试验力F0,在金属表面得一压痕深度为h0,以此作为测量压痕深度的基线。随后再加上主试验力F1后,此时压痕深度的增量为h1。金属在主试验力F1作用下产生的总变形h1中包括了弹性变形和塑性变形。将F1卸除,后总变形中的弹性变形恢复,使压头回升一段距离。于是得到金属在F0作用下的残余压痕深度h,e值越大表示金属洛氏硬度越低;反之,则表示硬度越高。为了照顾习惯上数值越大硬度越高的概念,故而用一个常数k减去e来表示洛氏硬度值,并以符号HR表示,即 HR=k-e(1-6) 当使用金刚石圆锥体压头时,常数k定为100;当使用淬火钢球压头时,常数k定为130. 实际测定洛氏硬度时,由于在硬度计的压头上方装有百分表,可直接测出压痕深度,并按(1-6)换算出相应的硬度值。因此,在试验过程中金属的洛氏硬度可以直接读出。为了测定软硬不同的金属材料的硬度,在洛氏硬度计上可选配不同的压头与试验力,组合成几种不同的洛氏硬度标尺。我国常用的标尺有A,B,C三种,其硬度值的符号分别用HRA、HRB、HRC表示。洛氏硬度试验规范和适用范围见表1-2。金属材料硬度实验硬度值可以判定钢材的其他力学性能,通过硬度试验间接来检验钢材力学性能。 1、加工试样使试验面平坦,表面粗糙度Ra一般不大于μm;2、根据试件的硬度,选用试验条件; ???? 3、施加初始与试样的试验面垂直的试验力; 4、调整示值指示至零点,在2~8s内平稳的施加主试验力;5、施加主试验力后,保持一定时间; 6、达到要求的保持时间后,在2s内平稳地卸除主试验力,保持初始试验力,从相应的标尺刻度上读出硬度值; ? 7、在每个试件上的试验点数应不少于四点。对大批量试件的检验,点数可适当减少; ? 8、洛氏硬度值应精确至个洛氏硬度单位。数据处理以每个试件的后3个硬度值的平均值为结果。金属材料试验标准对照表一、通用标准?GB/T1172-1999黑色金属硬度及强度换算值?GB/T2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试验制备?GB/T10632-1989金属力学性能试验术语二、金属拉伸、压缩、弯曲及扭转试验?GB/T228-XX金属材料室温拉伸试验方法?GB/T4338-199