機(jī)械工程材料實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、機(jī)械工程材料實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)紅河學(xué)院機(jī)械系零地實(shí)驗(yàn)一硬度實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 進(jìn)一步加深對(duì)硬度概念的理解。2. 了解布氏、洛氏硬度計(jì)的構(gòu)造和作用原理。3. 熟悉布氏硬度、洛氏硬度的測(cè)泄方法和操作步驟。【實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料】布氏硬度計(jì)、洛氏硬度汁、讀數(shù)顯微鏡、試樣（鋼、鑄鐵或有色金屬）一組?！緦?shí)驗(yàn)原理】硬度計(jì)的原理是：將一左直徑球體壓入試樣表而，保持一左的時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表而的壓 痕直徑，用試驗(yàn)力壓出一壓痕表面面積計(jì)算硬度。1布氏硬度（HB）以一泄的載荷（一般3000kg）把一泄大?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料 表而，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕而積之比值，即為布氏硬度值（HB

2、）,單位為公斤力/mn* （N/mm2）,布氏硬度計(jì)適用于鑄鐵等晶粒粗大的金屬材料的測(cè)定。2洛氏硬度（HR當(dāng)HB大于450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏鯉辻。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，在一左載荷下壓入被測(cè)材料表面，由 壓痕的深度求岀材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的硬度標(biāo)尺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

3、求得的硬度，用于硬度很髙的材料（如淬火鋼等）。一、布氏硬度實(shí)驗(yàn)【布氏硬度計(jì)】THBS-3000DA采用電子自動(dòng)加荷，計(jì)算機(jī)軟件編程，髙倍率光學(xué)測(cè)量，采用自動(dòng)數(shù)字式編碼器直接 測(cè)量，測(cè)試結(jié)果LCD顯示。圖1 THBS-3000DA型布氏硬度試驗(yàn)機(jī)【試樣的技術(shù)條件】1. 試樣的試驗(yàn)面，應(yīng)制成光滑平而，不應(yīng)有氧化皮及污物。試驗(yàn)而應(yīng)能保證壓痕直徑能精確測(cè)量， 試樣表而粗糙度Ra值一般不應(yīng)大于O&im。2. 在試樣制備過(guò)程中，應(yīng)盡雖避免由于受熱及冷加工對(duì)試樣表面硬度的影響。3. 布氏硬度試樣厚度至少應(yīng)為壓痕深度的10倍。【實(shí)驗(yàn)操作步驟】1. 將壓頭裝在軸孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)壓頭緊定螺釘，先暫時(shí)將壓頭輕壓在

4、軸心扁平處。2. 將試樣和工作臺(tái)的臺(tái)而揩擦干凈，將試樣穩(wěn)固地放在工作臺(tái)上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)旋輪緩慢上升工作臺(tái)， 并使壓頭與試樣接觸，旋緊固定螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)旋輪，使壓頭與試塊脫離，壓頭安裝完成。3. 打開(kāi)電源，顯示初始界而，按照表1選擇鋼球直徑，0.102F/D2和試驗(yàn)力，保荷時(shí)間設(shè)為15秒。4. 準(zhǔn)備就緒后施加載荷將鋼球壓入試樣。當(dāng)試驗(yàn)力接近自動(dòng)加荷值時(shí)，儀器發(fā)岀“嘟”聲，此時(shí)停 止旋動(dòng)族輪，同時(shí)儀器進(jìn)入自動(dòng)加荷狀態(tài)，顯示屏右邊顯示向下的箭頭表示正在加載，運(yùn)行達(dá)到所選力值 時(shí)，試驗(yàn)力保持時(shí)間開(kāi)始，箭頭變成橫線同時(shí)保荷時(shí)間開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，待保荷時(shí)間結(jié)朿進(jìn)入卸荷狀態(tài)，顯示 屏顯示向上箭頭，自動(dòng)卸荷，卸荷結(jié)朿，顯示

5、屏上箭頭消失，杠桿回到起始位置。一次試驗(yàn)結(jié)朿。5. 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)將光源的位宜處于正前方，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)族輪，同時(shí)從目鏡中觀察壓痕的成像。6. 把物鏡轉(zhuǎn)到中央。旋轉(zhuǎn)眼罩，直至目鏡內(nèi)的兩條細(xì)線都非常淸晰。7. 觀察目鏡內(nèi)的像質(zhì)。用手輪進(jìn)行對(duì)焦，直至壓痕的像非常淸晰。8. 測(cè)微目鏡歸零：旋轉(zhuǎn)測(cè)雖:旋輪，使左、右兩側(cè)細(xì)線無(wú)限接近，中間僅留一條極微細(xì)微弱的光線， 按ZREO使DI、D2值宜零。然后旋轉(zhuǎn)測(cè)量旋輪把右側(cè)細(xì)線右移，將兩條細(xì)線分開(kāi)。9. 測(cè)量：向左移動(dòng)測(cè)微目鏡的細(xì)線定位鼓輪，使左邊的線剛好卡在壓痕直徑左端并與之垂直相切， 此操作使兩根線一起移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)測(cè)量旋輪，使右邊細(xì)線剛好卡住壓痕直徑右端。按一下測(cè)量目鏡

6、上的輸入 鍵，LCD屏幕顯示D1的值，并自動(dòng)轉(zhuǎn)到D2 ,要求輸入D2值。將測(cè)微目鏡旋轉(zhuǎn)90度，觀察目鏡內(nèi)的像, 此時(shí)細(xì)線應(yīng)與壓痕另一條直徑垂直。旋轉(zhuǎn)細(xì)線左位旋輪，使之剛好卡住壓痕的上端與壓痕相切，此操作同 時(shí)移動(dòng)兩根線。旋轉(zhuǎn)測(cè)量旋輪，使下部細(xì)線剛好卡住壓痕的下端與壓痕相切。按一下測(cè)微目鏡上的輸入鍵 輸入D2的值，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行硬度計(jì)算，此時(shí)硬度值一欄顯示測(cè)試結(jié)果。10、按PRINT鍵進(jìn)行硬度測(cè)試結(jié)果的打印。 表一硬度符號(hào)鋼球直徑0.102F/D2試驗(yàn)力FHBW10/3000103029400 (3000)HBW10/1500101514700 (1500)HBW10/100010109800 (

7、1000)HBW10/5001054900 (500)HBW10/250102.52450 (250)HBW10/100101980 (100)HBW5/7505307350 (750)HBW5/125551225 (125)HBW2.5/187.52.5301839(187.5)HBW2.5/62.52.510613(62.5)【實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)】1. 試樣壓痕平均直徑應(yīng)在0.25D0.6D之間，否則無(wú)效，應(yīng)換用苴他載荷做實(shí)驗(yàn)。2. 壓痕中心距試樣邊緣距離不應(yīng)小于壓痕平均直徑的2.5倍，兩相鄰壓痕中心距離不應(yīng)小于壓痕平均 直徑的4倍，布氏硬度小于35時(shí)，上述距離應(yīng)分別為壓痕平均直徑的3倍和6倍。

8、二、洛氏硬度實(shí)驗(yàn)【洛氏硬度計(jì)】THRS-150D數(shù)顯洛氏硬度計(jì)采用單片機(jī)控制技術(shù)，數(shù)碼管顯示，內(nèi)垃打印機(jī)，試驗(yàn)力的施加、卸除、 硬度值直接顯示自動(dòng)化運(yùn)行。圖2 THRS-150D型洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)【實(shí)驗(yàn)操作步驟】表一：洛氏硬度標(biāo)尺、壓頭、試驗(yàn)力及應(yīng)用范國(guó)表標(biāo)尺壓頭試驗(yàn)力應(yīng)用A金剛石壓頭588.4N(60kgf)表而淬火鋼.硬質(zhì)合金 鋼薄鋼板銅D金剛石壓頭980.7N(100kgf)表面淬火剛.硬質(zhì)合金鋼薄鋼板.銅C金剛石壓頭1471N(150kgf)表而淬火剛.硬質(zhì)合金鋼.薄鋼板.銅F硬質(zhì)合金球頭1/16"588.4N(60kgf)退火鋼軸承.冷拉鋁合 金黃銅.跛青銅.磷青 銅B硬質(zhì)合

9、金球頭1/16"980.7N(l00kgf)退火鋼.軸承.冷拉鋁合 金黃銅.鉞青銅.磷青 銅G硬質(zhì)合金球頭1/16"1471N(150kgf)退火鋼.軸承.冷拉鋁合 金黃銅.跛青銅.磷青 銅H硬質(zhì)合金球頭1/8"588.4N(60kgf)軸承金屬.研磨石料爭(zhēng)地E硬質(zhì)合金球頭1/8”980.7N(100kgf)軸承金屬.研磨石料K硬質(zhì)合金球頭1/8"1471N(150kgf)軸承金屬.研磨石料P硬質(zhì)合金球頭1/4"588.4N(60kgf)超軟金屬（例如鋁鋅鉛）M硬質(zhì)合金球頭1/4"980.7N(100kgf)超軟金屬（例如鋁.鋅鉛）L

10、硬質(zhì)合金球頭1/4"1471N(150kgf)超軟金屬（例如鋁鋅.鉛）R硬質(zhì)合金球頭1/2"588.4N(60kgf)錫塑料紙板S硬質(zhì)合金球頭1/2"980.7N(100kgf)錫塑料紙板V硬質(zhì)合金球頭1/2"注：洛氏硬度計(jì)標(biāo)尺很多，常用的為A、B、C三種標(biāo)尺。1.被測(cè)試件表面應(yīng)平整光潔，不得帶有污物、氧化皮、凹痕及顯著加工痕跡，試件的支承而和試臺(tái)應(yīng)淸潔，保持良好密合，試件的厚度約大于10倍壓痕深度。2. 根據(jù)試樣形狀和大小，選擇適宜工作臺(tái)，將試樣平穩(wěn)地放在工作臺(tái)上。3. 而板簡(jiǎn)介：HR為硬度單位。A標(biāo)尺對(duì)應(yīng)試驗(yàn)力588N, B標(biāo)尺對(duì)應(yīng)試驗(yàn)力980N,

11、C標(biāo)尺對(duì)應(yīng)試驗(yàn)力1471N.over鍵表示預(yù)先選圧的硬度測(cè)試次數(shù)完成后，指示燈點(diǎn)亮，此時(shí)可打印記錄或可按H鍵顯示硬度平均 值。SETUP標(biāo)尺選擇鍵。NO測(cè)試次數(shù)鍵，按該鍵，保荷時(shí)間顯示窗口變?yōu)橛捕葴y(cè)試次數(shù)預(yù)選窗口，增減按TIME+. TIME-鍵, 測(cè)試次數(shù)預(yù)選少于20次，且每次測(cè)試第一點(diǎn)不記錄，不打印。L. D硬度計(jì)岀廠前調(diào)試鍵，用戶(hù)不用此鍵。H硬度測(cè)試平均值鍵，只有當(dāng)over鍵亮?xí)r，才能按此鍵求硬度平均值。RESET復(fù)位鍵。刪除儲(chǔ)存的所有數(shù)據(jù)。CLR淸零鍵，消除當(dāng)前輸入的錯(cuò)誤，保留以前數(shù)據(jù)。TIME+, TIME-保荷時(shí)間加減鍵。PRINT打印鍵。4. 接通電源，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，而板顯示C標(biāo)尺，

12、保荷時(shí)間為5秒（測(cè)試次數(shù)為5次），指示燈點(diǎn)亮。5. 根據(jù)試件技術(shù)要求按下SETUP選擇標(biāo)尺（表一）。6. 順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)手輪，確定總試驗(yàn)力。7、按TIME+, TIN4E-鍵選擇保荷時(shí)間。8、按NO鍵，再按TIME+, TIME-鍵選擇操作次數(shù)。9、將壓頭安裝在測(cè)桿孔中，貼緊支承而，把壓頭緊固螺釘略為擰緊，將試件放在試臺(tái)上。10、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋輪，壓頭與試件接觸時(shí)，緩慢平穩(wěn)上升絲桿，直至顯示窗口顯示295-305之間，硬 度計(jì)開(kāi)始加荷-保荷-卸荷，自動(dòng)完成測(cè)試過(guò)程。注意：如果顯示數(shù)值超過(guò)305,機(jī)器發(fā)出“嘀”聲報(bào)警。這時(shí)，下降絲桿，試件移動(dòng)測(cè)試位垃，重新 進(jìn)行測(cè)試。11、PRINT鍵打印試驗(yàn)結(jié)果?！緦?shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)】1. 試樣兩相鄰壓痕中心距離或任一壓痕中心距試樣邊緣距離一般不小于3mm,在特殊情況下，這個(gè) 距離可以減小，但不應(yīng)小于直徑的3倍。2. 為了獲得較準(zhǔn)確的硬度值，在每個(gè)試樣上的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)應(yīng)不小于三點(diǎn)（第一點(diǎn)不記），取三點(diǎn)的算術(shù)平 均值作為硬度值。對(duì)于大批試樣的檢驗(yàn)，點(diǎn)數(shù)可以適當(dāng)減少。3. 被測(cè)試樣的厚度應(yīng)大于壓痕殘余深度的十倍，試樣表面應(yīng)光潔平整，不得有氧化皮，裂縫及其他 污物沾染。4. 要記住手輪的旋轉(zhuǎn)方向，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)工作臺(tái)上升，反之下降。特別在試驗(yàn)快結(jié)束時(shí)，需下降工 作臺(tái)卸除初載荷，取下試樣或調(diào)換試樣位苣的時(shí)候，手輪不得轉(zhuǎn)錯(cuò)方向，否則，手輪轉(zhuǎn)錯(cuò)，使工作臺(tái)上升,