2013機(jī)械制造基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及報告(全)

PAGEPAGE9實(shí)驗(yàn)一硬度試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解布氏硬度計、洛氏硬度計的構(gòu)造及使用方法。2.掌握布氏硬度值、洛氏硬度值的測定方法。3.初步建立碳鋼的含碳量與其硬度間的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)概述硬度試驗(yàn)設(shè)備簡單,操作迅速方便,不需要專門制備試樣,也不破壞被測試的工件。因此,在工業(yè)生產(chǎn)中,被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)。此外,硬度值與其他力學(xué)械性能及某些工藝性能（如切削加工性、冷成型性等）都有一定的聯(lián)系,故在產(chǎn)品設(shè)計圖紙的技術(shù)條件中,硬度是一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)。目前,在測定硬度的方法中,最常用的是壓人硬度法。其中以布氏硬度和洛氏硬度應(yīng)用最廣。它們的試驗(yàn)原理都是用一定幾何形狀的壓頭,在一定載荷下壓入被測的金屬材料的表面,根據(jù)壓頭被壓入的程度來測定其硬度值。1.布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)方法是將一直徑為D的淬硬鋼球,在規(guī)定載荷P的作用下壓入被試金屬表面,停留一定時間后卸除載荷。此時被試金屬表面上形成一個直徑為d的壓痕。計算出壓痕單位面積所承受的平均載荷,此即為被試金屬的布氏硬度值HB。但實(shí)際試驗(yàn)時都是用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕直徑d,再根據(jù)d值查對照表得出所測的硬度值。由于不同金屬材料的硬度值相差很大,若僅采用一個標(biāo)準(zhǔn)的載荷和鋼球直徑,就有可能使整個鋼球陷入被試金屬,或?qū)⒈≡嚰捍?。故在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時,鋼球直徑D、施加的載荷P和載荷保持時間都應(yīng)根據(jù)被測金屬的種類、硬度范圍和試樣厚度,按表1-1所示的布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行選擇。布氏硬度試驗(yàn)測出的硬度值比較準(zhǔn)確。但它不宜測定成品或薄片金屬的硬度。同時,也不能測定硬度高于HB450的金屬材料,否則壓頭（淬硬鋼球）會產(chǎn)生塑性變形,而降低測量的精度。表1-1布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范2.洛氏硬度洛氏硬度試驗(yàn)方法是以一個錐頂角為120o的金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的鋼球?yàn)閴侯^,在先后兩次載荷（初載荷與主載荷）作用下壓入被試圖1-1布氏硬度計圖1-2測量壓痕的示意圖圖1-3洛氏硬度計金屬表面,然后卸除主載荷,在保留初載荷情況下,測出由主載荷引起的塑性變形的壓入深度h,再由h值確定洛氏硬度值HR。h值愈大時,被試金屬的洛氏硬度值HR愈低,反之,則愈高。在實(shí)際試驗(yàn)時,都是由硬度計的指示器表盤上直接讀出所測的硬度值。洛氏硬度試驗(yàn)時,可用不同壓頭和不同的主載荷,組成不同的洛氏硬度標(biāo)尺。最常用的是HRA、HRB、HRC三種,其中HRC適用于測量硬度值高于HB230的較硬金屬,HRB適用于測量硬度值低于HB230的較軟金屬,HRA適用于測量硬脆的金屬材料或淺層表面硬化的金屬。洛氏硬度試驗(yàn)操作迅速簡便,且壓痕較小,可以測定成品或較薄金屬的硬度,故目前生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)主要設(shè)備有布氏硬度計和讀數(shù)顯微鏡。圖1-1為機(jī)械式布氏硬度計。試驗(yàn)時將試樣4放在工作臺3上，按順時針方向轉(zhuǎn)動手輪2，使工作臺上升至試樣與壓頭5接觸，并在手輪打滑后，再開動電動機(jī)1，壓頭以一定大小的載荷壓入試樣。停留一定時間后，待電動機(jī)關(guān)閉后，反時針方向轉(zhuǎn)動手輪，使工作臺下降并取下試樣。最后用讀數(shù)顯微鏡測量壓痕直徑d，如圖1-2所示。根據(jù)d的大小查表即可求得布氏硬度值。2．洛氏硬度圖1-3為洛氏硬度計。試驗(yàn)時將試樣6放在工作臺5上，按順時針方向轉(zhuǎn)動手輪3，使工作臺上升至試樣與壓頭7接觸，繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，待小針對準(zhǔn)紅點(diǎn)，大針置于垂直向上位置試樣已施加了100N的預(yù)載荷，隨后轉(zhuǎn)動指示盤使大針對準(zhǔn)“0”，再按下按鈕1加主載荷停留數(shù)秒鐘后，批示器指針?biāo)傅淖x數(shù)即為所求的洛氏硬度值（HRC和HRA讀C標(biāo)尺，HRB讀B標(biāo)尺）。動手輪，使工作臺下降并取下試樣。最后用讀數(shù)顯微鏡測量壓痕直徑d，如圖1-2所示。根據(jù)d的大小查表即可求得布氏硬度值。2．洛氏硬度圖1-3為洛氏硬度計。試驗(yàn)時將試樣6放在工作臺5上，按順時針方向轉(zhuǎn)動手輪3，使工作臺上升至試樣與壓頭7接觸，繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，待小針對準(zhǔn)紅點(diǎn)，大針置于垂直向上位置試樣已施加了100N的預(yù)載荷，隨后轉(zhuǎn)動指示盤使大針對準(zhǔn)“0”，再按下按鈕1加主載荷停留數(shù)秒鐘后，批示器指針?biāo)傅淖x數(shù)即為所求的洛氏硬度值（HRC和HRA讀C標(biāo)尺，HRB讀B標(biāo)尺）。四、實(shí)驗(yàn)材料布氏硬度退火狀態(tài)的低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼洛氏硬度HRB退火狀態(tài)的低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼HRC淬火狀態(tài)的中碳鋼或高碳鋼五、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1.布氏硬度（1）清理試樣表面。被測表面應(yīng)是無氧化皮等污物的光潔平面,以便于準(zhǔn)確測量壓痕直徑。（2）根據(jù)試樣材料及厚度,按布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范選擇鋼球壓頭的直往、載荷大小及載荷保持時間。（3）把試樣放在硬度計工作臺上,按布氏硬度計的操作順序進(jìn)行試驗(yàn),使試樣表面留下一全壓痕。（4）移動試樣后重做一次試驗(yàn),使試樣表面又留下一個壓痕。為了使試驗(yàn)結(jié)果精確,事相鄰兩壓痕的中心距離應(yīng)不小于壓痕直徑的4倍,壓痕中心距試樣邊緣的距離不小于壓痕直徑的2.5倍,壓痕直徑d的大小應(yīng)在0.25D~0.6D范圍內(nèi)。（5）自工作臺上取下試樣,用讀數(shù)顯微鏡在相互垂直方向上測量壓痕直徑,然后計算|其平均值并作好記錄。（6）根據(jù)壓痕直徑d,查對照表求得各試樣的布氏硬度值。2.洛氏硬度|（1）清理試樣表面。被測表面應(yīng)無油脂、氧化皮、裂紋、凹坑、顯著的加工痕跡以及其它外來污物。（2）根據(jù)試樣材料,選擇壓頭及載荷。根據(jù)試樣形狀,選擇合適的工作臺。（3）把試樣放在硬度計工作臺上,按洛氏硬度計的操作順序進(jìn)行試驗(yàn),由指示器上讀得硬度值并作好記錄。（4）移動試樣,并在另一位置繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn),前后共測三點(diǎn)。計算三次試驗(yàn)得出硬度值的平均值,并作好記錄。為了使試驗(yàn)結(jié)果精確,相鄰兩壓痕的中心以及任一壓痕中心距試樣邊緣的距離都不得小于3mm六、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)三鐵碳合金平衡組織的顯微分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.認(rèn)識鐵碳合金平衡組織的特征，初步識別各種鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織。2.分析碳鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與平衡組織之間的關(guān)系。3.鞏固平衡狀態(tài)下碳鋼的成分、組織、性能之間關(guān)系的認(rèn)識。二、實(shí)驗(yàn)概述在室溫下鐵碳合金的基本相為鐵素體與滲碳體，不同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)合金，在組織上差異僅是這兩個基本相的相對量、形態(tài)及分布不同。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試樣金相顯微鏡。鐵碳合金平衡狀態(tài)金相試樣一套。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟認(rèn)真觀察各種材料的顯微組織，識別各顯微組織的特征。2．在顯微鏡下選擇各種材料的顯微組織的典型區(qū)域，并根據(jù)組織特征，繪出其顯微組織示意圖。五、實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)記錄與整理實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)一硬度試驗(yàn)班級姓名學(xué)號實(shí)驗(yàn)日期：指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)裝置三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.根據(jù)選用的試驗(yàn)規(guī)范和記錄數(shù)據(jù),填寫下表。（1）布氏硬度項(xiàng)目試驗(yàn)材料試驗(yàn)規(guī)范實(shí)驗(yàn)結(jié)果鋼球直徑D，mm載荷P(N)P/D2載荷停留時間，s第一次第二次平均硬度值HB壓痕直徑d,mm硬度值HB壓痕直徑d,mm硬度值HB（2）洛氏硬度項(xiàng)目試驗(yàn)材料試驗(yàn)規(guī)范實(shí)驗(yàn)結(jié)果壓頭總載荷P（N）硬度標(biāo)尺第一次第二次第三次平均硬度值2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的硬度值,分析退火狀態(tài)碳鋼的