金属材料的硬度试验实验报告.docx

实验五 硬度实验
一•实验目的
了解硬度测定的基本原理及应用范围。
了解布氏硬度实验机的主要结构及操作方法。
二•概述
硬度是指材料对另一较硬物体压入表面的抗力， 是重要的机械性能之一。它
是给初级金属材料软硬程度的数量概念， 实验五 硬度实验
一•实验目的
了解硬度测定的基本原理及应用范围。
了解布氏硬度实验机的主要结构及操作方法。
二•概述
硬度是指材料对另一较硬物体压入表面的抗力， 是重要的机械性能之一。它
是给初级金属材料软硬程度的数量概念， 硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能
力越大，材料产生塑性变形就越困难， 硬度实验方法简单， 操作方便，出结果快，
又无损于零件，因此被广泛应用。测定金属硬度的方法很多，有布氏硬度、洛氏 硬度和维氏硬度等。
（HB）
（1）布氏硬度实验的基本原理
布氏硬度实验是以一定直径的钢球施加一定负荷 P，压入被测金属表面（如
图1所
示）保持一定时间，然后卸荷，根据金属表面的压痕面积 F求应力值，以此作为
硬度值的计量指标，以 HB表示，则
HB = P]F = PjTiDh
（5-1）
式中：P—负荷（kgf ）；
D —钢球直径（mm）
—压痕深度（mm）
h
图5-1 布氏硬度实验原理图
由于测量压痕d要比测量压痕深度 h容易，将h用d代换，这可由图5-1 （ b） 中的△ Oab关系求出：
(5-2)
将式（5-2）代入式（5-1）即得:
(5-3)
式（5-3）中，只有d是变数，所以只要测量出压痕直径，就可根据已知的 D和P值计算出HB值。在实际测量时，可根据 HB、D P、d的值所列成的表,
若D P已选定，则只需用读数测微尺（将实际压痕直径 d放大10倍的测微尺）
测量压痕直径d，就可直接查表求得 HB值。
由于金属材料有硬有软，所测工件有厚有薄，若采用同一种负荷（如
3000kgf ）和钢球直径（如 10mm ）时，则对硬的金属适合，而对软的金属就不合 适，会使整个钢球陷入金属中；若对厚的工件适合，而对薄的金属则可能压透， 所以规定测量不同材料的布氏硬度值时， 要有不同的负荷和钢球直径， 为了保持
统一的，可以相互进行比较的数值， 必须使P和D之间保持某一比值关系， 以
保 证所得到的压痕形状的几何相似关系，其必要条件就是使压入角保持不便。
由图5-1（ b） 可知:
D *④d
—sin ———
2 2 2( 5-4)
将式(5-4)代入式(5-3)得:
HB 二
(5-5)
式（5-5）说明，当$值为常数时，为使 HB值相同，P/D
2也应保持为一定
值，因此对同一材料而言， 不论采用何种大小的负荷和钢球直径， 只要满足P/D
2=
2 常数，所得的HB值都是一样的。对不同材料，所测得的HB值也可进行比较。P/D 比值有30、10、2 .5三种，其试验数据和应用范围可参考表 5-1 。
表1
布氏硬度
）-1 各种负荷、压头及应用
1范围
年 ¥ TTx：匚
试样厚度
负荷P与钢球
材料种类
范围
(mm)
直径D之间的 关系
径 D( mm
负荷P
)(kgf )
负何持续 时间（秒）
>6
10
300