材料综合实验讲义

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1、实验一材料显微硬度的测试硬度是衡量材料软硬程度的指标。硕度无一定的物理意义，它是表征材料的弹性、塑性、形变强化、强度和韧性等不同物理量组合的综合性能指标。随着试验方法不同，一般硕度是指材料表面抵抗局部压入变形或刻划破裂的能力。材料的硕度度是材料重要的机械性能之一。材料的硬度与共他的物理性能之间存在着某种关系。例如，硬度和拉力实验基本上都是测量金屈抵抗塑性变形的能力。这两种实验在某种程度上都是测量同样的特性，其结果完全可以相比较。硕度实验的优点在于：它是一种简单们又容易进行的实验，尤其突出的它是一种非破坏性的测试。材料的硕度与材料的化学

2、和物相组成以及显微结构等因素有关。换句话说，硕度是材料显微结构的宏观表现。在材料研究中，硕度数据的使用频率非常高，硕度测试的目的，并不一定是用来表征所研究材料的使用性能，而是通过硬度实验获得材料微观结构的有关信息。根据试验方法不同，硬度分为莫氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度，莫氏硬度屈丁-刻划法硬度，布氏硬度、洛氏硬度和维氏硕度则屈于压入法硕度。一、实验目的：1.了解材料硬度测试的意义；2.了解材料硬度的概念；3.学习硬度测试的原理与方法。二、实验原理一般硕度测试的基本原理是：在一定时间间隔内，施加一定比例的负荷，把一定形状的硕质

3、压头压人所测构料表面，然后，测量压痕的深度或大小。习惯上把硬质实验分为两类：宏观硕度和微观硕度。宏观硬度是指采用lkgf(1kgf=9.81N)以上的负荷进行的硬度实验。显微硕度是指采用lkgf或小于1kgf的负荷进行的硬度实验。常用的硬度实验有布氏硬度实验、洛氏硬度实验、表面洛氏硬度实验和显微硬度实验等，它们分别有各自不同的适用范围。图1布氏硬度测试原理1、布氏硬度,_布氏硕度(HB)的测定原理如图1所示，是用一定大小的试验力F(N),把直径为D(mm)的淬火钢球或硕质合金球压入被测金展的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜

4、测岀压痕平均直径d(mm),然后按公式1求岀布氏硬度HB值，或者根据d从已备好的布氏硬度表中查岀HB值。HB=P/(7rDh)=P/[7rD(D-(D2-d2)1/2)](1)式中：h为压痕深度(mm)；P为载荷(kg)；d为压痕直径.布氏硬度测量的优点是具有较高的测量精度，压痕面积人，能在较人范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值也较准确，数据重复性强。2、洛氏硬度洛氏硬度(HR)测试试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.59mm/3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度。根据实验

5、材料硬度的不同，可分为三种不同标度来表示：HRA是采用60Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度较高的材料。例如：硬质合金。HRB是采用lOOKg载荷和直径1.59mm淬硬的钢球求得的硬度，用于硬度较低的材料。例如：软钢、有色金属、退火钢、铸铁等。HRC是采用150Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：淬火钢等。本实验采用洛式硬度计对材料的硬度进行测试。3、维氏硬度维氏金刚石压头是将压头磨成正四棱锥体，其相对面夹角为136。。维氏显微硬度值是所施加的负荷(kgf)除以压痕的表面积(mm2)o采用维氏金刚石压头

6、吋，其压痕深度约为对角线长度的1/7。维氏硬度的计算公式如式(2)：1854P1854pI2=9.18Z2式中：1——压痕对角线长的平均值，mm；0金刚石压头相对面的夹角(136°)o为了精确测量维氏金刚石压痕的对角线长度，压痕必须清晰可见。压痕清晰实际上是衡量试样表而制备质量的一个标准。一般来说，实验负荷越轻，所要求的表面光洁度就越高。当使用100gf(0.981N)以下负荷实验吋，试样应进行金相抛光。同时，要求测量显微镜所测压痕长度的误差应小于0.0005mm。三、仪器与用料1、TH300洛式硬度计2、试样抛光机3、试样切割机4、

7、01645#圆钢5、砂纸四、TH300洛式硬度计TH300洛式硬度计的结构如图2所示13121161-上盖2-压头座3-压头4-样品台5-丝杠护套6-手轮7-丝杠8-底脚螺钉9-侧门10-开关、电源板11-显示屏12-键盘13-试验力转换手柄图2洛氏硬度计五、试样制备用试样切割机将45#圆钢切割成高度约为5-10mm的试样，用砂纸将试样的一面磨平磨光后，在试样抛光机上进行抛光。六、实验步骤1、接好电源线，打开电源开关，显示屏将显示当前的试验参数，这些参数分别表示当前标尺及该标尺对应的压头类型和试验力、试验力保持时间、读数恢复时间。同时

8、检查试验力选择是否正确。试验力选择通过试验机右侧上部试验力转换手柄进行，有60kgf(588.4N),100kgf(980.7N),150kgf(1471N)三种。如果参数不需要修改，即可直接开始测试；如需修改则按说明书