硬度測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.硬度測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解常用硬度測量原理及方法；2. 了解布氏和洛氏硬度的測量范圍及其測量步驟和方法；二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備洛氏硬度計(jì)、布洛維硬度計(jì)、軸承、試塊三、實(shí)驗(yàn)原理1. 硬度是表示材料性能的指標(biāo)之一， 通常指的是一種材料抵抗另一較硬的具有一定形狀和尺寸的物體 （金剛石壓頭或鋼球） 壓入其表面的阻力。 由于硬度試驗(yàn)簡單易行， 又無損于零件，因此在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用十分廣泛。 常用的硬度試驗(yàn)方法有： 洛氏硬度計(jì)， 主要用于金屬材料熱處理后的產(chǎn)品性能檢驗(yàn)。布氏硬度計(jì)，應(yīng)用于黑色、 有色金屬材料檢驗(yàn)，也可測一般退火、正火后試件的硬度。2. 洛氏硬度洛氏硬度測量法是最常用的硬度試驗(yàn)方法之一。

2、它是用壓頭(金剛石圓錐或淬火鋼球)在載荷(包括預(yù)載荷和主載荷 )作用下，壓入材料的塑性變形濃度來表示的。通常壓入材料的深度越大，材料越軟；壓入的濃度越小，材料越硬。下圖表示了洛氏硬度的測量原理。圖：未加載荷，壓頭未接觸試件時(shí)的位置。2-1：壓頭在預(yù)載荷 P0(98.1N) 作用下壓入試件深度為 h0 時(shí)的位置。 h0 包括預(yù)載所相起的彈形變形和塑性變形。2-2：加主載荷P1 后，壓頭在總載荷P= P0+ P1 的作用下壓入試件的位置。.2-3：去除主載荷P1 后但仍保留預(yù)載荷P0 時(shí)壓頭的位置，壓頭壓入試樣的深度為h1。由于P1 所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了h，此時(shí)壓頭受主載荷作

3、用實(shí)際壓入的濃度為 h= h1- h0。實(shí)際代表主載P1 造成的塑性變形深度。h 值越大，說明試件越軟，h 值越小，說明試件越硬。為了適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念，人為規(guī)定，用一常數(shù) K 減去壓痕深度 h 的數(shù)值來表示硬度的高低。 并規(guī)定 0.002mm 為一個(gè)洛氏硬度單位，用符號(hào) HR 表示，則洛氏硬度值為：k - hH R0.0023.布氏硬度布氏硬度的測定原理是用一定大小的試驗(yàn)力F(N) 把直徑為D（ mm）的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬的表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕平均直徑d(mm) ，然后按公式求出布氏硬度 HB 值，或者根據(jù) d 從已備好的布氏硬

4、度表中查出 HB 值。測量范圍為 8650HBW由于金屬材料有硬有軟，被測工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)力F和壓頭直徑 D ，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)某些工件和材料的不適應(yīng)的現(xiàn)象。因此，在生產(chǎn)中進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要求能使用不同大小的試驗(yàn)力和壓頭直徑，對(duì)于同一種材料采用不同的F和D進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，能否得到同一的布氏硬度值，關(guān)鍵在于壓痕幾何形狀的相似，即可建立F 和 D的某種選配關(guān)系，以保證布氏硬度的不變性。特點(diǎn)：一般來說，布氏硬度值越小，材料越軟，其壓痕直徑越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其壓痕直徑越小。布氏硬度測量的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的測量精度，壓痕面積大， 能在較大范圍內(nèi)反映材料的平均硬

5、度，測得的硬度值也較準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測量滾動(dòng)軸承表面洛氏硬度值使用洛氏硬度計(jì)對(duì)軸承外圈進(jìn)行硬度測定，記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)：.加載力（ kgf ） =1471 N硬度值測定平均值測量次數(shù)第一次第二次第三次HRC61.961.262.661.92. 測量試塊表面布氏硬度值在布洛維硬度計(jì)上， 使檔位調(diào)至布氏硬度測定檔，試塊進(jìn)行表面硬度測定，記錄相關(guān)測定數(shù)據(jù)：加載力（ kgf ） =980 N凹痕直徑（ mm ）平均值（ mm）測定次數(shù)第一次第二次第三次X 方向254.9251.2250.1252.1Y 方向256.3244.6250.5250.5HB2P(D=2.5 mm ;d=

6、讀數(shù)差× 0.004)D(D -D 2 - d 2 )五、思考題1. 測量硬度前為什么要進(jìn)行打磨？答：測試樣品與工作臺(tái)的接觸面不平。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T230.1-2004 ，洛氏硬度值=100-h/0.002 ，式中 h 為洛氏硬度計(jì)壓頭壓入樣品的深度，也就是說每0.002 毫米或 2 微米代表1HRC 硬度單位，因此被測試樣品與工作臺(tái)接觸面的平整度將對(duì)測試結(jié)果產(chǎn)生極大的影響。 當(dāng)試樣底面不平時(shí)，載荷完全施加時(shí)只要試樣因?yàn)椴黄秸鴮?dǎo)致輕微的偏轉(zhuǎn)，就可能使壓頭多向下移動(dòng)幾個(gè)微米，測試結(jié)果就可能引起1-5HRC 的誤差，甚至更大。因此，測試前被測樣品的底面必須用機(jī)械加工（如磨床）或手工

7、方法（如砂紙打磨）磨平，以減小測試誤差。2. HRC 、 HB 和 HV 的試驗(yàn)原理有何異同 ?答： 1.布氏硬度 (HB)以一定的載荷 (一般 3000kg) 把一定大小 (直徑一般為10mm) 的淬硬鋼.球壓入材料表面， 保持一段時(shí)間， 去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB) ，單位為公斤力 /mm2 (N/mm2) 。2.洛氏硬度 (HR)當(dāng) HB>450或者試樣過小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm 的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬

8、度的不同，分三種不同的標(biāo)度來表示：HRA ：是采用 60kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。 HRB ：是采用 100kg 載荷和直徑 1.58mm淬硬的鋼球， 求得的硬度， 用于硬度較低的材料(如退火鋼、 鑄鐵等 )。 HRC：是采用 150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料( 如淬火鋼等 )。3 維氏硬度 (HV)以 120kg 以內(nèi)的載荷和頂角為 136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度HV 值 (kgf/mm2) 。3. HRC 、 HB 和 HV 各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？各自適用范圍是什么？舉例說明HRC、 HB 和 HV 適用于哪些材料及工藝？答：布氏硬度（ HB ）適用于退火正火鋼，壓痕大，適用于硬度不均勻材料，不適用于薄料。硬度值應(yīng)在有效測量范圍內(nèi)（HRC 為 20-70）為有效；布氏硬度計(jì)多用于原材料和半成品的檢測，由于壓痕較大一般不用于成品檢測。一般HBS 只適用于450N /mm2(MPa) 以下