工程材料实验课.ppt

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1、工程材料实验材料实验教学中心张旭茗实验一平衡组织与非平衡组织观察1.平衡组织观察2.非平衡组织观察实验二金属硬度实验实验注意事项室内保持安静、整洁；珍惜仪器；一周左右交实验报告。实验三金属表面硬度实验一、实验目的1.了解材料表面硬度的测试方法2.掌握布氏硬度、洛氏硬度及维氏硬度方法3.测试给定材料的布氏硬度、洛氏硬度二、实验仪器HRD-150型电动洛氏硬度计HB-3000C电子布氏硬度计金属硬度试验硬度是金属抵抗局部变形，特别是塑性变形，压痕或划痕的能力，是衡量金属材料软硬程度的一种指标。硬度试验方法硬度是材料机械性能的一种整体综合指标。硬度值不仅与材

2、料的弹性极限、弹性模量、屈服极限、脆性、还与材料结晶状态、原子间键结合力和原子结构等都有关系。硬度测定的特点是不损坏工件、操作方便、迅速、效率高。硬度试验应用灵敏反映材料在化学成分、金相组织、热处理工艺、冷加工变形等差异；试验方法简单，不必破坏工件，适合机械装备和零部件材质现场检测；试验压痕很小，可检查金属表面层情况，脱碳与增碳、表面淬火及化学处理后的表面硬度等。硬度试验方法分类静压入试验——用以测定材料对永久变形的抗力。布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度划痕试验——测定材料对破裂的抗力。观察一种材料是否能被另一种材料划痕，马氏划痕硬度、莫氏划痕硬

3、度犁槽试验——将一钝头元件（通常为金刚石）以一定的载荷和相似条件下划过表面，以划痕宽度作为硬度的度量标准。Bierbaum硬度试验硬度试验方法分类回跳试验——或称弹性回跳法，测定材料对弹性变形的抗力。使一标准质量和尺寸的物体由试验表面弹回，取回跳高度作为硬度标准。肖氏硬度阻尼试验——也称摇摆试验，测定材料对永久变形的抗力。摇摆法硬度磨损试验——将试样压在一正在转动的圆盘上，以磨耗率作为硬度的度量标准冲蚀试验——在标准条件下将磨料冲射到试验表面上，以在一定时间内损失的材料重量作为硬度的度量标准静压入硬度试验定义：抵抗永久压痕的能力。原理：在一定的时间间隔

4、里，将硬质压头压入所要测试的金属表面，然后测量压痕的深度或大小。优点：材料的硬度和其他物理特性之间存在着某种关系，是一种非破坏性试验。分类：宏观硬度通常载荷在1KG以上显微硬度通常载荷小于1KG(1g-500g)纳米硬度通常在更小的载荷范围硬度试验的特点及应用试样制备简单，可在各种不同尺寸的试样上进行试验，试验后试样基本不受破坏；设备简便，操作方便，测量速度快；测量范围大:可大(多晶体)可小(单个晶粒、表面渡层、手表内部小零件等)、可软可硬各种金属件都可做硬度试验；硬度与强度之间有近似的换算关系，根据测出的硬度值就可以粗略地估算强度极限值(如碳钢бb≈

5、0.36HB)。测定材料的硬度,定性分析材料的组织、性能;测定脱碳层深度;定性分析夹杂物性质,组成相的性质等。2.洛氏硬度测定法2.1洛氏硬度的测量原理用顶角为120°的金刚石圆锥或φ为1.588mm的淬火钢球为压头,在规定载荷（初载荷及主载荷）的作用下压入材料表面,经规定保持时间后,卸除主试验力，根据压痕深度来确定硬度值。图1表示了洛氏硬度的测量原理。图1.洛氏硬度试验原理示意图0-0：未加载荷，压头未接触试件时的位置。1-1：压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件深度为h0时的位置。h0包括预载所引起的弹形变形和塑性变形。2-2：加主载荷P1

6、后，压头在总载荷P=P0+P1的作用下压入试件的位置。3-3：去除主载荷P1后仍保留预载荷P0时压头的位置，压入深度为h1。由于P1所产生的弹性变形被消除，所以压头位置提高了h，主载荷引起的塑性变形深度为:h=h1-h0h值越大，试件越软，h值越小，试件越硬。为适应数值越大硬度越高的概念，用一常数K减去h表示硬度的高低。并规定每0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则：测量值直接在表盘上读出。用金刚石圆锥压头时，常数K为0.2mm，硬度值由黑色表盘表示;用钢球(Φ=1.588mm)压头时，常数K为0.26mm，硬度值由红色表盘表示.为了扩大

7、洛氏硬度的测量范围，可用不同的压头和不同的总载荷配成不同标尺的洛氏硬度。洛氏硬度共有15种标尺供选择，它们分别为：HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH，HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV；表面洛氏硬度标尺：HR45N、HR30N、HR15N和HR45T、HR30T、HR15T。其中常用的几种标尺见表1。表1.各种洛氏硬度值的符号及应用2.2洛氏硬度测定的优缺点优点:操作简便、迅速，适宜大生产；压痕小，适宜测成品；适用范围广，从极软到极硬、从极薄到极厚的材料都能测定。缺点：不同标尺硬度值之间不能相互比较；对粗

8、大组织的金属不适用。硬度表示法如：38HRC、48HR30N、68HR30T等。金属洛氏试验执