材料力学性能试验

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1、材料力学性能实验指导教师：高振山2008-12实验一金属硬度实验1.了解布氏，洛氏和维氏硬度计的构造原理；2.掌握布氏，洛氏和维氏硬度的实验原理，测定方法及应用范围；3.熟悉显微硬度的测定方法。一、实验目的二、实验原理及方法1.布氏硬度试验图1布氏硬度实验原理图在直径为D（mm）的淬火钢球上施加规定的载荷P（公斤力），压入试样表面如图1，保持一定时间后，卸除载荷。用压痕表面积F除所承受的平均压力P，所得之商（公斤/毫米2）表示布氏硬度值，符号为HB,计算公式是：布氏硬度广泛用于各种退火状态下的钢材，铸铁，有色金属的试验，也用于调质处理及硬度小于HB450的机器零件的硬度试验。布

2、氏硬度试验时注意事项试验时应根据材料的预期硬度值，并考虑试样的厚度，按国家标准GB231-63中的试验规范（见表1）来选择钢球直径D,载荷P和加载时t,测得压痕直径d后按上式计算或查表。压痕直径d必须在0.25D～0.6D范围内，否则试验无效，应另选规范再行试验。试验时为防止压痕周围因塑性变形产生形变硬化而影响实验结果，一般规定压痕中心距试样边缘距离应不小于压痕直径的2.5倍，相邻两压痕中心的距离应不小于压痕直径的4倍。对硬度低的材料此距离还应增大。为使压痕清晰以保证测量精确，试样表面应尽可能光洁。试样表面的压痕直径用读数显微镜测量，应从相互垂直的方向各测一次，取其算数平均值。

3、其测量精确度：当用直径为10毫米或5毫米的钢球试验时为0.02毫米，当用直径为2.5毫米钢球时应达到0.01毫米。二、实验原理及方法2.洛氏硬度试验图2洛氏硬度实验原理图洛氏硬度是在先后两次施加载荷（初载荷P0及主载荷P1）的条件下，将标准压头（金刚石圆锥体或小钢球）压入试样表面来进行采用不同的压头和总载荷组合作试验时，得到几种不同的洛氏硬度标度。其中最常用的是HRA﹑HRB和HRC三种二、实验原理及方法为保证试验精度，试样的试验面和支承面必须平整，洁净，没有油脂，氧化皮，裂纹，凹坑，明显的加工痕迹及其它污物。试样表面加工时应避免受热软化或变形硬化。试样应能稳定的放在工作台上，

4、在试验中不应有滑动和变形，并保证所有的载荷与试验面垂直。压痕中心距试样边缘的距离及相邻压痕中心距离不应小于3毫米。测定每一试样的硬度一般不少于三点，取其平均值。在圆柱形或球形表面进行洛氏硬度试验时硬度值偏低，须按有关曲线校正。洛氏硬度试验时注意事项二、实验原理及方法图3维氏硬度实验原理图维氏硬度试验是用一个相对面夹角为136º的金刚石正四棱锥体压头，在一定载荷P（公斤力）作用下压入试样表面如图3。3.维氏硬度试验在一般情况下，建议选用30公斤力的载荷。载荷保持时间对黑色金属为10～15秒，对有色金属为30±2秒。维氏硬度广泛用来测定金属薄镀层或化学热处理后表面层的硬度，以及较小

5、工件的硬度试验。二、实验原理及方法测定维氏硬度的试样其表面应精心制备，光洁度不低于▽9。在制备过程中应防止因过热或加工硬化而改变金属的硬度值。试验时，压痕中心与试样边缘的距离或两压痕中心的距离，对黑色金属应不小于压痕平均对角线的2.5倍，对有色金属应不小于5倍。试验时每个试样至少测定三点硬度取其算术平均值。压痕的对角线长度以两对角线长度的平均值计算。其测量精度为：当压痕对角线长≦0.2毫米时，允许测量误差为±0.001毫米，当压痕对角线长﹥0.2毫米时，允许测量误差为±0.5％。如果压痕形状不规则，必须重作试验。测出压痕平均对角线长度后，将其代入公式或查表求出HV值。HV值应附

6、以相应的下标，注明试验载荷值维氏硬度试验时注意事项二、实验原理及方法2.显微硬度试验显微硬度试验原理与维氏硬度完全相同，不过所加载荷更低一些，一般小于200克力。所得压痕对角线长度也只有几微米至几十微米。显微硬度试验可用于：（1）测定表面光洁度▽9以上的细小或片状零件的硬度，零件表面薄层硬度及脆性材料硬度；（2）测定金相组织中某个相或组织硬度。三、实验仪器及材料1.实验设备HVS-1000显微硬度计、HV-5小负荷维氏硬度计及HR-150A洛氏硬度计、读数显微镜﹑各种标准硬度块。2.试验材料不同成分及热处理条件下的碳钢（45#、T8、T12等）。四、实验步骤1.熟悉各种硬度计的

7、构造原理，操作方法及注意事项2.测定硬度前用标准硬度块校验硬度计的示值误差五、分析整理实验数据写出实验报告1.明确实验目的2.测试各种试样的布氏﹑洛氏﹑及显微硬度值3.按要求写出实验报告实验二金属冲击实验一、实验目的了解摆锤式冲击试验机的构造原理，操作方法及冲击试样的形状和尺寸2.掌握金属材料的冲击试验方法二、实验原理及方法冲击试验是一种动态力学试验，它是将一定形状及尺寸的试样放置在冲击试验机的固定支座上，然后将具有一定位能的摆锤释放，使试样在冲击弯曲负荷作用下断裂。用梅氏试样试验时，把冲断