金屬材料硬度測試實驗

1、長春工業(yè)大學材料科學與工程學院長春工業(yè)大學材料科學與工程學院school of material science and engineering CCUT21. 了解布氏硬度、洛氏硬度、顯微硬度的測量原了解布氏硬度、洛氏硬度、顯微硬度的測量原理；理；2. 掌握各種硬度測量儀器的使用方法；掌握各種硬度測量儀器的使用方法；3. 掌握不同金屬材料硬度差異及常用硬度測試方掌握不同金屬材料硬度差異及常用硬度測試方法。法。1. 布氏硬度儀、洛氏硬度儀、顯微硬度儀2.淬火45#鋼樣品、Q235鋼樣品4 1 1、布氏硬度測量、布氏硬度測量布氏硬度測量原理是將一定直徑的硬質合金球施加試驗力布氏硬度測量原理是將一

2、定直徑的硬質合金球施加試驗力壓入試樣表面經規(guī)定的保持時間后，卸除試驗力，測量試壓入試樣表面經規(guī)定的保持時間后，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕的直徑。樣表面壓痕的直徑。 由壓頭球直徑D和測量所得的試樣壓痕直徑d可算出壓痕面積，即：: S= （2-1） 于是布氏硬度值可由以下式算出： 布氏硬度=常數試驗力/壓痕表面積，即： （2-2） 上式中: ；D, d 單位為mm；F 單位為N。 221()2D DDd221()2DDDd2220.102()FHBWD DDd 國家標準(GB231-84)規(guī)定布氏硬度試驗時，常用的0.102F/D的比例為30、10、2.5三種，根根據金屬材料的種類、試樣硬度范圍

3、和厚度的不同，據金屬材料的種類、試樣硬度范圍和厚度的不同，選擇試驗壓頭（鋼頭）的直徑選擇試驗壓頭（鋼頭）的直徑D、試驗力、試驗力F及保持及保持時間。時間。 布氏硬度測量法適用于鑄鐵、非鐵合金、各種布氏硬度測量法適用于鑄鐵、非鐵合金、各種退火及調質的鋼材，不宜測定太硬、太小、太薄退火及調質的鋼材，不宜測定太硬、太小、太薄和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件。和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件。 2、洛氏硬度、洛氏硬度 洛氏硬度測定時，需先后兩次施加負荷（初負荷和洛氏硬度測定時，需先后兩次施加負荷（初負荷和主負荷），施加初負荷的目的是使壓頭與試樣表面接觸良主負荷），施加初負荷的目的是使壓頭與試樣表面

4、接觸良好，以保證測量結果準確，加上好，以保證測量結果準確，加上10kgf初負荷后，此時壓初負荷后，此時壓入深度為入深度為h1，加上主負荷后，此時使壓入深度為，加上主負荷后，此時使壓入深度為h2，h2包括由加荷所引起的彈性變形和塑性變形。卸荷后，由于包括由加荷所引起的彈性變形和塑性變形。卸荷后，由于彈性變形恢復，壓頭提高某一位置，此時壓頭的實際壓入彈性變形恢復，壓頭提高某一位置，此時壓頭的實際壓入深度為深度為h3。洛氏硬度就是以主負荷所引起的殘余壓入深度。洛氏硬度就是以主負荷所引起的殘余壓入深度（h=h3-h1）來表示的。）來表示的。洛氏硬度試驗常用的壓頭有兩種：一種是頂角為120的金剛石圓錐，

5、另一種是直徑為1”/16（1.588mm）的淬火鋼球。據金屬材料軟硬程度不同，可選用不同的壓頭和負荷配合使用，最常用的是HRA、HRB、和HRC。這三種壓頭、負荷及應用范圍可參考相關資料。 3、顯微硬度 顯微硬度計是近年來常用測量硬度的設備。測量硬度是通過升降顯微硬度計的調焦機構、測量顯微鏡、加荷機構，正確選擇負荷、加荷速度進行全自動加卸試驗力及正確控制試驗力保持時間，通過顯微硬度計光學放大，測出在一定試驗力下金剛石角錐體壓頭壓入被測物后所殘留壓痕的對角線長度，來求出被測物硬度值。 顯微硬度適用于測定微小、薄形試件、表面滲鍍層、不同金相組織等試件的顯微硬度和測定玻璃、陶瓷、瑪瑙、寶石等脆性材料

6、的顯微硬度 適用范圍：熱處理、碳化、淬火硬化層，表面覆層，鋼，有色金屬和微小及薄形零件等.1、準備淬火、準備淬火45#鋼樣品和鋼樣品和Q235鋼樣品，將樣品待測試表面打鋼樣品，將樣品待測試表面打磨平整。磨平整。2、對淬火、對淬火45#鋼樣品進行洛氏硬度測試，測試鋼樣品進行洛氏硬度測試，測試5個點，計算平個點，計算平均值。均值。3、將、將Q235鋼測試布氏硬度，測試鋼測試布氏硬度，測試3個點，計算平均值。個點，計算平均值。4、將上述兩個樣品重新打磨拋光，進行腐蝕。、將上述兩個樣品重新打磨拋光，進行腐蝕。5、將上述兩個樣品進行顯微硬度測試，測定馬氏體、鐵素體、將上述兩個樣品進行顯微硬度測試，測定馬

7、氏體、鐵素體和滲碳體等不同組織的顯微硬度。和滲碳體等不同組織的顯微硬度。7、將實驗測試值記錄在報告中，并對數據進行簡單分析。、將實驗測試值記錄在報告中，并對數據進行簡單分析。8、將實驗數據和結果交指導老師簽字，整理實驗設備和實驗、將實驗數據和結果交指導老師簽字，整理實驗設備和實驗室衛(wèi)生后，實驗結束。室衛(wèi)生后，實驗結束。 實驗分組進行，每組完成一份實驗報告實驗分組進行，每組完成一份實驗報告 報告中有全部組員姓名、學號；報告中有全部組員姓名、學號； 簡述實驗目的、實驗設備及材料、實驗原簡述實驗目的、實驗設備及材料、實驗原理；理； 說明實驗步驟；說明實驗步驟； 根據實驗數據分析不同硬度之間的關系；根據實驗數據分析不同硬度之間的關系； 問題