機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書房強(qiáng)漢 景 艷山東交通學(xué)院二一四年二月實(shí) 驗(yàn) 要 求1實(shí)驗(yàn)課是鞏固課堂理論教學(xué)、培養(yǎng)實(shí)際工作能力的重要方面。因此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真復(fù)習(xí)與本次實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教材和預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，了解?shí)驗(yàn)內(nèi)容、操作步驟及注意事項(xiàng)等。2按規(guī)定時(shí)間準(zhǔn)時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。有特殊情況必須請(qǐng)假，并及時(shí)與實(shí)驗(yàn)室聯(lián)系，盡快補(bǔ)做，不能無故缺席。為保證測(cè)量結(jié)果的正確性和儀器的正常使用，入室必先換拖鞋或穿上鞋套，入室后必須保持安靜、清潔、衛(wèi)生，不得隨地吐痰，嚴(yán)禁吸煙。3必須聽從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師指揮，嚴(yán)格遵守紀(jì)律；不準(zhǔn)打鬧、大聲喧嘩，不得隨意動(dòng)用與本次實(shí)驗(yàn)無關(guān)的設(shè)備、試樣等，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，切實(shí)注意人身及設(shè)備、儀

2、器安全。4實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)按操作程序正確使用量具、量儀，不得任意拆卸、擺弄。實(shí)驗(yàn)所用量具、量儀，在使用中發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即報(bào)告指導(dǎo)教師，不得自行處理。損壞儀器、設(shè)備根據(jù)情節(jié)輕重按學(xué)校規(guī)定須進(jìn)行全部或部分賠償。5實(shí)驗(yàn)時(shí)專心、細(xì)心。對(duì)量儀、量具要輕拿輕放，調(diào)整儀器的活動(dòng)部分動(dòng)作要緩慢，對(duì)鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊時(shí)用力不要過大。6實(shí)驗(yàn)完畢后，按量具、量儀等保養(yǎng)要求，進(jìn)行清洗保養(yǎng)，將所有物品歸還原位，并整理工作現(xiàn)場(chǎng)。按時(shí)完成并上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并須經(jīng)指導(dǎo)教師評(píng)閱。實(shí)驗(yàn)一 鐵碳合金平衡組織和鑄鐵組織的觀察與分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察和分析鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織和鑄鐵的顯微組織結(jié)構(gòu)。2. 了解鐵碳合金中的相及組織組成物的

3、本質(zhì)、形態(tài)及分布特征。3. 進(jìn)一步熟悉金相顯微鏡的使用。二、實(shí)驗(yàn)說明碳鋼和鑄鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬材料，它們的性能與組織有密切的聯(lián)系。因此，熟悉并掌握它們的組織結(jié)構(gòu)是對(duì)鋼鐵材料使用者最基本的要求。1. 碳鋼和白口鑄鐵的平衡組織平衡組織一般是指合金在極為緩慢冷卻的條件下(如退火狀態(tài))所得到的組織。鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織可以根據(jù)Fe-Fe3C相圖來分析。從相圖可知，所有碳鋼和白口鑄鐵在室溫時(shí)的顯微組織均由鐵素體(F)和滲碳體(Fe3C)組成。但是，由于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同、結(jié)晶條件的差別，鐵素體和滲碳體的相對(duì)數(shù)量、形態(tài)、分布和混合情況均不一樣，因而呈現(xiàn)各種不同特征的組織組成物。碳鋼和白口鑄鐵

4、在室溫下的顯微組織見表1-1。表1-1 各種鐵碳合金在室溫下的顯微組織合金分類W(C)/%顯微組織工業(yè)純鐵<0.0218鐵素體碳鋼亞共析鋼0.02180.77鐵素體+珠光體共析鋼0.77珠光體過共析鋼0.772.11珠光體+二次滲碳體白口鑄鐵亞共晶白口鐵2.114.3珠光體+二次滲碳體+萊氏體共晶白口鐵4.3萊氏體過共晶白口鐵4.36.69一次滲碳體+萊氏體2. 各種相組分或組織組分的特征碳鋼和白口鑄鐵的金相試樣經(jīng)浸蝕后，其組織中各相組分和組織組分的形狀和性能如下：鐵素體：鐵素體經(jīng)w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下觀察呈白亮色多邊形晶粒，如圖1-1所示。隨著鋼中碳質(zhì)量分

5、數(shù)的增加，鐵素體質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較多時(shí)呈塊狀分布(圖1-2)，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近共析成分時(shí)，鐵素體往往呈斷續(xù)的網(wǎng)狀分布在珠光體的周圍。鐵素體具有良好的塑性和韌性，但硬度較低，一般為80-120HBS，強(qiáng)度也較低。圖1-1 工業(yè)純鐵的顯微組織 圖1-2 w(C)=0.45%碳鋼的顯微組織滲碳體：滲碳體經(jīng)w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蝕后，也呈白亮色。一次滲碳體呈長條狀分布在萊氏體之間，如圖1-3所示；二次滲碳體呈網(wǎng)狀分布在珠光體的邊界上，如圖1-4所示；三次滲碳體分布在鐵素體晶界處；珠光體中的滲碳體一般呈片狀，如圖1-5、1-6所示。圖1-3 過共晶白口鑄鐵組織中的一次滲碳體 圖1-

6、4 過共析鋼(wc=1.2%)組織中的二次滲碳體鐵素體和滲碳體經(jīng)w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蝕后都呈白亮色，若用苦味酸納溶液熱浸蝕，則滲碳體被染成黑褐色，而鐵素體仍為白色。用此方法可以區(qū)別鐵素體和滲碳體。滲碳體的硬度為800HBW，強(qiáng)度、塑性、韌性都很差，它是一個(gè)硬、脆相。珠光體：珠光體是由鐵素體片和滲碳體片相互交替排列形成的層片狀組織。它經(jīng)w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蝕后，其組織中的鐵素體和滲碳體都呈白亮色，而鐵素體和滲碳體的相界被浸蝕后呈黑色線條。在600倍以上的顯微鏡下觀察時(shí)，珠光體中的片狀滲碳體呈白亮色分布在白亮色鐵素體的基體上，而其相界是黑色線條，如圖1-6所示。圖1

7、-5 中倍下的珠光體 圖1-6 高倍下的珠光體在200倍以下的顯微鏡下觀察時(shí)，由于放大倍數(shù)低，難以分辨出哪是鐵素體，此時(shí)珠光體是一片黑暗，成為黑塊的組織，如圖1-2中黑色部分。珠光體硬度為190-230HBS，隨片層間距的變小，硬度升高。萊氏體：萊氏體在室溫時(shí)是珠光體和滲碳體的機(jī)械混合物。滲碳體中包括共晶滲碳體和二次滲碳體，兩種滲碳體相連在一起，沒有邊界線，無法分辨開。萊氏體經(jīng)w(HNO3)=3%-5%酒精溶液浸蝕后，其組織特征是在白亮色滲碳體基體上分布著許多黑色點(diǎn)(塊)狀或條狀珠光體，如圖1-7所示。萊氏體硬度為700HBS，性脆。它一般在w(C)>2.11%的白口鑄鐵中，在某些高碳合

8、金鋼的鑄造組織中也常出現(xiàn)。在亞共晶白口鑄鐵中，萊氏體被黑色粗枝狀的珠光體所分割，而且可以看到在珠光體周圍有一圈白亮的二次滲碳體，如圖1-8所示。圖1-7 共晶白口鐵（萊氏體）組織 圖1-8 亞共晶白口鑄鐵組織3. 鑄鐵的顯微組織依鑄鐵在結(jié)晶過程中石墨化程度不同，可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵。白口鑄鐵具有萊氏體組織而沒有石墨，碳幾乎全部以碳化物形式(Fe3C)存在；灰口鑄鐵沒有萊氏體，而有石墨，即碳部分或全部以自由碳、石墨的形式存在。因此，灰口鑄鐵的組織可以看成是由鋼基體和石墨所組成，其性能也由這兩個(gè)組織的特點(diǎn)所決定；麻口鑄鐵的組織介于灰口鑄鐵與白口鑄鐵之間。白口鑄鐵和麻口鑄鐵由于萊氏體的

9、存在而有較大的脆性。(1) 石墨 石墨本身的強(qiáng)度、硬度、塑性都很低，幾乎等于零。因此，石墨對(duì)鑄鐵性能的影響極大。石墨的形狀愈細(xì)長、粗大或分布不均勻，則產(chǎn)生應(yīng)力集中的程度就愈嚴(yán)重，從而大大降低鑄鐵的強(qiáng)度和塑性。(2) 基體組織 根據(jù)石墨化程度不同，鑄鐵的基體組織不同，一般情況下，可分為三種：鐵素體、珠光體+鐵素體、珠光體。(3) 各種鑄鐵的顯微組織特征普通灰鑄鐵：石墨呈粗片狀析出，如圖1-9所示。變質(zhì)灰鑄鐵：在鑄鐵澆注前，往鐵水中加入變質(zhì)劑增多石墨結(jié)晶核心，使石墨以細(xì)小片狀析出。(a) F灰鑄鐵 (b) F+P灰鑄鐵 (c) P灰鑄鐵圖1-9 灰鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵：在鐵水中加入球化劑。澆注后

10、石墨呈球狀析出，如圖1-10所示。(a)F球墨鑄鐵 (b)F+P球墨鑄鐵 (c)P球墨鑄鐵圖1-10 球墨鑄鐵的顯微組織特征可鍛鑄鐵：將白口鑄鐵石墨化退火，使石墨呈團(tuán)絮狀析出，如圖1-11所示。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 觀察表1-2中所列試樣的顯微組織，研究每一個(gè)試樣的組織特征，聯(lián)系Fe-Fe3C相圖分析其組織形成過程，并繪出所觀察試樣的顯微組織示意圖。2. 熟悉金相顯微鏡的構(gòu)造和正確使用。(a) F可鍛鑄鐵 (b) P可鍛鑄鐵圖1-11 可鍛鑄鐵的顯微組織表1-2 鐵碳合金試樣牌號(hào)及處理狀態(tài)試樣號(hào)碼牌號(hào)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%處理狀態(tài)浸蝕劑1工業(yè)純鐵0.05退火3%HNO3酒精溶液2200.150.25退火3

11、%HNO3酒精溶液3450.400.50退火3%HNO3酒精溶液4T80.750.80退火3%HNO3酒精溶液5T121.201.25退火3%HNO3酒精溶液6T121.201.25退火堿性苦味酸鈉溶液7亞共晶白口鐵3.5鑄造3%HNO3酒精溶液8共晶白口鐵4.3鑄造3%HNO3酒精溶液9過共晶白口鐵4.3鑄造3%HNO3酒精溶液四、實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)1. 操作金相顯微鏡時(shí)，應(yīng)先了解顯微鏡的原理、構(gòu)造、各主要附件的作用和位置等，并要了解顯微鏡使用注意事項(xiàng)，要按顯微鏡操作程序細(xì)心操作。2. 觀察試樣的組織時(shí)，先明確材料成分、處理?xiàng)l件及浸蝕劑等。動(dòng)用試樣時(shí)，不能用手摸試樣磨面，或?qū)⒃嚇幽ッ骐S意朝下亂放，

12、或?qū)⒃嚇盈B起來，以免損壞試樣。3. 觀察組織前先選顯微鏡放大倍數(shù)，其選用原則是先用低倍觀察，找出典型組織，然后再用中、高倍對(duì)這些典型組織進(jìn)行仔細(xì)觀察，這樣，整體和局部觀察結(jié)合起來，才能對(duì)一塊金相試樣做出全面分析。金相顯微鏡放大倍數(shù)小于200倍時(shí)稱低倍，200600倍時(shí)稱中倍，大于600倍時(shí)稱高倍。4. 仔細(xì)閱覽碳鋼與白口鑄鐵的金相圖片，認(rèn)真觀察每一個(gè)試樣的組織，注意組織中每個(gè)相組分和組織組分，如鐵素體、滲碳體、珠光體等的形態(tài)、數(shù)量、大小及分布特征。并聯(lián)系鐵碳相圖分析其結(jié)晶過程及組織。5. 待認(rèn)識(shí)了各組織特征后，再畫每個(gè)試樣中典型區(qū)域的顯微組織示意圖，但注意不要把雜質(zhì)、劃痕等畫在圖上。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)

13、告要求1. 寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 畫出所觀察樣品的顯微組織示意圖(用箭頭和代表符號(hào)標(biāo)明各組織組成物，并注明樣品成分、浸蝕劑和放大倍數(shù))。3. 根據(jù)所觀察的組織，說明碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)鐵碳合金的組織和性能的影響的大致規(guī)律。六、思考題1. 珠光體組織在低倍觀察和高倍觀察時(shí)有何不同?為什么?2. 滲碳體有哪幾種?它們的形態(tài)有什么差別?3. 根據(jù)杠桿定律確定(或估算)未知樣品的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。32實(shí)驗(yàn)二 材料硬度實(shí)驗(yàn)測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解硬度測(cè)定的基本原理及常用硬度試驗(yàn)法的應(yīng)用范圍。2. 學(xué)會(huì)正確使用硬度計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)原理硬度是指材料抵抗另一較硬的物體壓人表面抵抗塑性變形的一種能力，是重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一。與

14、其他力學(xué)性能相比，硬度試驗(yàn)簡單易行，又無損于工件，因此在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。常用的硬度試驗(yàn)方法有：布氏硬度試驗(yàn)主要用于黑色、有色金屬原材料檢驗(yàn)，也可用于退火、正火鋼鐵零件的硬度測(cè)定。洛氏硬度試驗(yàn)主要用于金屬材料熱處理后的產(chǎn)品性能檢驗(yàn)。維氏硬度試驗(yàn)用于薄板材或金屬表層的硬度測(cè)定，以及較精確的硬度測(cè)定。顯微硬度試驗(yàn)主要用于測(cè)定金屬材料的顯微組織組分或相組分的硬度。1. 布氏硬度試驗(yàn)(1) 原理 用載荷F把直徑為D的硬質(zhì)合金壓頭球壓人試件表面，并保持一定時(shí)間，而后卸除載荷，測(cè)量壓頭在試樣表面上所壓出的壓痕直徑d，從而計(jì)算出壓痕球面積A，然后再計(jì)算出單位面積所受的力(F/A值)，用此數(shù)字表示試件的硬

15、度值，即為布氏硬度，用符號(hào)HBW表示。布氏硬度試驗(yàn)原理如圖2-1所示。壓痕平均直徑 設(shè)壓痕深度為h，則壓痕的球面積為 布氏硬度值式中 F施加的載荷，kg；D硬質(zhì)合金壓頭球直徑，mm；A壓痕面積，mm2；d壓痕平均直徑，mm。圖2-1 布氏硬度試驗(yàn)原理由于金屬材料有硬有軟，工件有厚有薄，有大有小，為適應(yīng)不同的情況，布氏硬度的壓頭球直徑有1mm、2.5mm、5mm、10mm四種。工作載荷有9.087N、9807N、14700N、29400N等不同試驗(yàn)力。試驗(yàn)力的保持時(shí)間一般為10s15s。當(dāng)采用不同大小的載荷和不同直徑的壓頭球進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，只要能滿足P/D2為常數(shù)，則同一種材料測(cè)得的布氏硬度

16、值是相同的，而不同材料所測(cè)得的布氏硬度值也可進(jìn)行比較。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)力-壓頭球直徑平方的比率（0102P/D2的比值）應(yīng)根據(jù)材料和硬度值，按照表2-1中的規(guī)范選擇。在試樣厚度和載面大小允許的情況下，盡可能選用直徑大的壓頭和大的載荷，這樣更易反映材料性能的真實(shí)性。另外，由于壓痕大，測(cè)量的誤差也小。所以，測(cè)定鋼的硬度時(shí)，盡可能用10mm壓頭和3000kg的載荷。試驗(yàn)后的壓痕直徑應(yīng)在0.24D<d<0.6D的范圍內(nèi)，否則試驗(yàn)結(jié)果無效，這是因?yàn)槿鬱太小，靈敏度和準(zhǔn)確性將隨之降低；若d太大，壓痕的幾何形狀不能保持相似的關(guān)系，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。試樣厚度至少應(yīng)為壓痕深度的8倍，試樣最小厚度

17、與壓痕平均直徑的關(guān)系見表2-2。試驗(yàn)后如果試樣背后出現(xiàn)可見變形，則表明試樣太薄。任一壓痕中心距試樣邊緣的距離至少為壓痕平均直徑的2.5倍，兩相鄰壓痕中心間距離至少為壓痕平均直徑的3倍。應(yīng)在相互垂直方向測(cè)量壓痕直徑，用兩個(gè)讀數(shù)的平均值計(jì)算布氏硬度，或查附表一即得試樣的布氏硬度值。表2-1 布氏硬度實(shí)驗(yàn)規(guī)范材料布氏硬度HBW試驗(yàn)力-壓頭球直徑平方的比率0.102F/D2鋼、鎳合金、鈦合金30鑄鐵(1)1401014030銅及銅合金355352001020030輕金屬及合金352.5358051015801015鉛、錫1(1) 對(duì)于鑄鐵的試驗(yàn)，壓頭球直徑一般為2.5mm、5mm和10mm。布氏硬度值

18、的表示方法是：若用10mm直徑的硬質(zhì)合金壓頭球在3000kg下保持10s，測(cè)得布氏硬度值為400時(shí)，可表示為400HBW。在其他試驗(yàn)條件下符號(hào)HB應(yīng)以相應(yīng)的指數(shù)注明壓頭球直徑、載荷大小及載荷保持的時(shí)間。例如，350HBW5/750，表示用5mm直徑的硬質(zhì)合金壓頭球，在7355N試驗(yàn)力下保持10s15s測(cè)定的布氏硬度值為350。(2) 布氏硬度計(jì)的構(gòu)造與操作。 HB-3000型布氏硬度試驗(yàn)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，其主要部件及作用如下：(a) 機(jī)體與工作臺(tái)。硬度機(jī)有鑄鐵機(jī)體，在機(jī)體前臺(tái)面上安裝了絲杠座，其中裝有絲杠，絲杠上裝立柱和工作臺(tái)，可上下移動(dòng)。(b) 杠桿機(jī)構(gòu)：杠桿系統(tǒng)通過電動(dòng)機(jī)可將載荷

19、自動(dòng)加在試樣上。(c) 壓軸部分：用以保證工作時(shí)試樣與壓頭中心對(duì)準(zhǔn)。(d) 減速器部分：帶動(dòng)曲柄及曲柄連桿，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及反轉(zhuǎn)時(shí)，將載荷加到壓軸上或從壓軸上卸除。(e) 換向開關(guān)系統(tǒng)是控制電機(jī)回轉(zhuǎn)方向的裝置，使加、卸載荷自動(dòng)進(jìn)行。表2-2 壓痕平均直徑與試樣最小厚度的關(guān)系 mm壓痕平均直徑d試樣最小厚度壓頭球直徑D=1D=2.5D=5D=100.20.080.30.180.40.330.50.540.60.800.290.70.400.80.530.90.671.00.831.11.021.21.230.581.31.460.691.41.720.801.52.000.921.61.051.71

20、.191.81.341.91.502.01.672.22.042.42.461.172.62.921.382.83.431.603.04.001.843.22.103.42.383.62.683.83.004.03.344.23.704.44.084.64.484.84.915.05.365.25.835.46.335.66.865.87.426.08.00 操作前的準(zhǔn)備工作：(a) 把根據(jù)表2-2選定的壓頭擦拭干凈，裝入主軸襯套中。圖2-2 HB-3000布氏硬度試驗(yàn)機(jī)1-操作顯示面板 2-壓頭 3-工作臺(tái) 4-絲杠 5-操縱手輪 6-電源(b) 安裝工作臺(tái)。當(dāng)試樣高度小于120mm時(shí)應(yīng)將立

21、柱安裝在升降螺桿上，再裝好工作臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。(c) 接通電源，打開指示燈，證明通電正常。(d) 確定試驗(yàn)力保持時(shí)間T，一般10s15s，操作按鍵選擇確定。(e) 根據(jù)壓頭球直徑確定試驗(yàn)力，按鍵選擇相應(yīng)工作載荷。 操作程序：(a) 將試樣平穩(wěn)地放在工作臺(tái)上，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，待工件接觸壓頭的同時(shí)試驗(yàn)力開始顯示。(b) 當(dāng)試驗(yàn)力接近自動(dòng)加荷值時(shí)須緩慢上升。當(dāng)達(dá)到自動(dòng)加荷值90（THB-3000的自動(dòng)加荷值為90）時(shí)，儀器發(fā)出蜂鳴音，停止轉(zhuǎn)到手輪，加荷指示燈亮，自動(dòng)加載。(c) 加載到所選定的力值，發(fā)出蜂鳴音，加荷指示燈滅，保荷指示燈亮，并進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。(d) 保荷時(shí)間結(jié)束，發(fā)出蜂鳴音，保荷指示燈滅，卸荷

22、指示燈亮開始卸荷；卸荷結(jié)束，反向轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使工件與壓頭脫開，一次試驗(yàn)結(jié)束。(e) 取下試樣用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕直徑d1、d1，根據(jù)平均值d值，查附表即得HBW值。2. 洛氏硬度試驗(yàn)(1) 原理：用金剛石圓錐壓頭或一定直徑的硬質(zhì)合金球壓頭，在初試驗(yàn)力F0 和主試驗(yàn)力F1 先后作用下，壓入試樣表面，保持一定時(shí)間，卸除主試驗(yàn)力，測(cè)量在初試驗(yàn)力下的殘余壓痕深度h。根據(jù)h值及常數(shù)N和S，用以下公式計(jì)算洛氏硬度值。洛氏硬度式中 S給定標(biāo)尺單位；N給定標(biāo)尺硬度數(shù)。常用的洛氏硬度標(biāo)尺的計(jì)算公式為：，圖2-3 洛氏硬度試驗(yàn)原理圖1-在初試驗(yàn)力F0下的壓入深度 2-由主試驗(yàn)力F1引起的壓入深度 3-卸除主試驗(yàn)力F1

23、后的彈性恢復(fù)深度 4-殘余壓入深度h 5-試樣表面 6-測(cè)量基準(zhǔn)面 7-壓頭位置表2-3 各種洛氏硬度值的符號(hào)、實(shí)驗(yàn)條件與應(yīng)用洛氏硬度標(biāo)尺硬度符號(hào)壓頭類型初試驗(yàn)力F0/N主試驗(yàn)力F1/N總試驗(yàn)力F/N應(yīng)用范圍AHRA金剛石圓錐98.07490.3588.420HRA88HRA(硬質(zhì)合金、滲碳鋼)DHRD882.6980.740HRD77HRD(薄鋼、表面淬火層)CHRC1373147120HRC70HRC(淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、硬鑄鐵)FHRF直徑1.5875mm球490.3588.460HRF100HRF(退火銅合金、薄軟鋼)BHRB882.6980.720HRB100HRB(軟鋼、鋁合金、銅合金

24、、可鍛鑄鐵)GHRG1373147130HRG94HRG(珠光體鐵、銅、鎳、鋅、鎳合金)HHRH直徑3.175mm球490.3588.480HRH100HRHEHRE882.6980.770HRE100HREKHRK1373147140HRK100HRK(2) 洛氏硬度計(jì)的構(gòu)造與操作圖2-4為操作面板顯示窗口。641235圖2-4 操作面板圖中 1洛氏硬度標(biāo)尺，有HRA、HRB、HRC等。2OVER指示燈亮，表示本組N次測(cè)試結(jié)束，可進(jìn)行下一組測(cè)試。3操作鍵盤，按<TIME>保載時(shí)間增加，按<TIME>保載時(shí)間減少；按<No>選擇每組測(cè)試次數(shù)，再按<TI

25、ME>測(cè)試次數(shù)增加，按<TIME>測(cè)試次數(shù)減少；按<>，顯示平均值；按<PRINT>，打印測(cè)試結(jié)果；按<CLR>清零。4顯示保載時(shí)間s。5顯示試驗(yàn)力，有588N、980N、1471N。6硬度測(cè)試數(shù)字顯示。圖2-5為洛氏硬度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。其操作順序如下： 將壓頭安裝在測(cè)桿孔中，貼緊支承面，把壓頭緊固螺釘略為擰緊。 根據(jù)試樣大小和形狀選用載物臺(tái)，將試樣上下兩面磨平，然后置于載物臺(tái)上。 接通電源，啟動(dòng)開關(guān)，根據(jù)試件的技術(shù)要求按<SETUP>鍵選擇標(biāo)尺（表2-2），即壓頭類型和試驗(yàn)力大小。 按<TIME+>鍵、<TIM

26、E->鍵選擇保荷時(shí)間；先按<No>鍵，后按<TIME+>鍵、<TIME->鍵選擇操作次數(shù)。圖2-5 洛氏硬度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖1-旋輪 2-保護(hù)罩 3-試臺(tái) 4-壓頭 5-上蓋固定螺釘 6-上蓋 7-后蓋固定螺釘 8-后蓋 9-操作面板 10-壓頭止緊螺釘 11-變荷手輪 12-電源開關(guān) 13-RS232接口 14-電源插座 15-打印機(jī) 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋輪1，升降絲桿上升，壓頭與試件接觸時(shí)，緩慢平穩(wěn)上升絲桿，直到顯示窗口顯示大約為600（THRS-150D約為300），硬度計(jì)開始加荷保荷卸荷，自動(dòng)完成測(cè)試過程。 當(dāng)硬度計(jì)主試驗(yàn)力完全卸除后，聽到蜂鳴音，顯示窗

27、口所顯示的數(shù)值即為硬度值。此時(shí)才可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋輪使壓頭脫離被測(cè)試件，本機(jī)自動(dòng)復(fù)零，則一次試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束（有時(shí)如不自動(dòng)復(fù)零則按<CLR>鍵復(fù)零）。 用同樣方法在試樣的不同位置再測(cè)三個(gè)數(shù)據(jù)，此時(shí)“OVER”指示燈亮，本組測(cè)試結(jié)束，取其算術(shù)平均值為試樣的硬度。 如果選擇本機(jī)打印輸出，等“OVER”指示燈點(diǎn)亮后，再直接按<PRINT>鍵，打印機(jī)會(huì)自動(dòng)打印出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法指導(dǎo)1. 演示布氏硬度試驗(yàn)測(cè)定操作過程。2. 演示洛氏硬度試驗(yàn)測(cè)定操作過程。3. 指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生分成若干組，利用備好的硬度試塊或試樣，在硬度計(jì)上測(cè)定其相應(yīng)硬度值，使之學(xué)會(huì)硬度計(jì)的使用方法。四

28、、實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備及材料1. 布氏硬度計(jì)。2. 讀數(shù)放大鏡。3. 洛氏硬度計(jì)。4. 硬度試塊若干。5. 30×40mm的工業(yè)純鐵，20、45、60、T8、T10、T12等退火鋼試樣。6. 40×30mm的20、45、60、T8、T10、T12鋼，正火態(tài)、淬火及回火態(tài)的試樣。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 試樣兩端要平行，表面應(yīng)平整，若有油污或氧化皮，可用砂紙打磨，以免影響測(cè)定。2. 圓柱形試樣應(yīng)放在帶有"v"形槽的工作臺(tái)上操作，以防試樣滾動(dòng)。3. 加載時(shí)應(yīng)細(xì)心操作，以免損壞壓頭。4. 測(cè)完硬度值，卸掉載荷后，必須使壓頭完全離開試樣后再取下試樣。5. 金剛石壓頭系貴重物

29、件，質(zhì)硬而脆，使用時(shí)要小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)禁與試樣或其他物件碰撞。(6) 應(yīng)根據(jù)硬度實(shí)驗(yàn)機(jī)的使用范圍，按規(guī)定合理選用不同的載荷和壓頭，超過使用范圍，將不能獲得準(zhǔn)確的硬度值。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡述布氏和洛氏硬度試驗(yàn)原理。2. 測(cè)定碳鋼(20、45、60、T8、T12)退火試樣的布氏硬度值(HBS)。3. 測(cè)定碳鋼(45、T8、T12)正火及淬火試樣的洛氏硬度值(HRC)。4. 測(cè)定45鋼調(diào)質(zhì)試樣的洛氏硬度值(HRC)。七、思考題1. 試分別說明布、洛氏硬度的使用范圍以及對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)。2. 分析碳含量對(duì)鋼組織和性能的影響。實(shí)驗(yàn)五 車刀標(biāo)注角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求了解車刀角度測(cè)量儀器的構(gòu)造，掌握其

30、正確使用方法；學(xué)會(huì)使用它測(cè)量車刀的標(biāo)注角度；掌握車刀切削部分的組成要素、參考系中的坐標(biāo)平面等概念。二、實(shí)驗(yàn)儀器及測(cè)量原理車刀角度測(cè)量儀，直頭外圓車刀、彎頭外圓車刀、端面車刀、切斷刀及三角形螺紋車刀。車刀角度測(cè)量儀是測(cè)量車刀標(biāo)注角度的專用儀器，其結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。裝在支腳上的圓形底盤1上刻有從0°起向順、逆時(shí)針方向各100°的刻度，其上工作臺(tái)2可繞軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度由隨工作臺(tái)聯(lián)動(dòng)的指針3與圓形底盤上的刻度線對(duì)齊指示出來。工作平臺(tái)上的定位塊4與其固連在一起的導(dǎo)條5可在導(dǎo)向槽內(nèi)滑動(dòng)。具有矩形螺紋的立柱10固定在圓形底座上。旋轉(zhuǎn)大螺母12可以使扇形大刻度盤9、小刻度盤11沿立柱上

31、下移動(dòng)，大刻度盤上的特制指針8可繞軸7順、逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。109876543211112acb圖5-1 車刀量角臺(tái)1圓形底盤 2工作平臺(tái) 3工作臺(tái)指針 4定位塊 5導(dǎo)條 6小軸7螺釘軸 8特制大指針 9大刻度盤 10立柱 11小刻度盤 12大螺母90°0°90°車刀圖5-2 測(cè)量前的初始位置0°krkr圖5-3 測(cè)量車刀主偏角0°kr圖5-4 測(cè)量車刀刃傾角ss0°r'r'圖5-5 測(cè)量車刀副偏角0°90°-r圖5-7 測(cè)量車刀后角poopsoss0°90°-r圖5-6 測(cè)量車刀

32、前角po當(dāng)車刀角度測(cè)量儀的三個(gè)指針都與零線對(duì)齊時(shí)，則大指針的前面a和測(cè)面b與工作臺(tái)的平面垂直，而底面c與工作臺(tái)平面平行。用車刀角度測(cè)量儀測(cè)量車刀角度時(shí)，是使特制大指針的a面、b面或c面與被測(cè)車刀的面或刃緊密貼合，而由圓形底座或刻度盤上的指針指示出車刀標(biāo)注角度的數(shù)值。三、測(cè)量方法與步驟測(cè)量前，先將車刀角度測(cè)量儀的三個(gè)指針調(diào)至與各自的零線對(duì)齊，把被測(cè)車刀如圖5-2所示放置在工作平臺(tái)上。此種狀態(tài)稱為測(cè)量前的初始位置。1. 測(cè)量主偏角 r 自測(cè)量前的初始位置，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)，當(dāng)主切削刃與大指針的a面貼合，則工作臺(tái)上的指針在圓形底座上指示的刻度值，就是主偏角 r 值。工作臺(tái)平面相當(dāng)于基面Pr，見圖5-3。2. 測(cè)量刃傾角s 主偏角測(cè)完后，如圖5-4所示，使大指針的底面c與主切削刃貼合，則大指針在刻度盤上指示的是刃傾角s的數(shù)值。當(dāng)大指針在零線的左邊s>0°，反之