实验一---材料的硬度测试

实验一---材料的硬度测试

实验一材料的硬度测试

一、实验目的

掌握布、洛、维三种硬度的原理和测试方法。

掌握显微镜硬度的测试方法及原理。

给定各种状态的材料选择适用的硬度测试方

法。

二、实验原理

金属材料的硬度可以认为是金属材料表面

局部区域在接触应力作用下抵抗塑性变形或破

裂的能力。由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力，是表征材料性能的一个综合参量。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。

硬度测量能够定量地给出金属材料软硬程

度的相对数量概念。

硬度的实验方法有十多种，基本可分为压入法和刻划法两大类。在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。压入法又可分为布氏硬度、洛氏硬度等，它们只是一些不同的实验方法而已，没

有什么必然的内在关系。

压入法硬度实验有以下几方面的优点，导致它在生产和科研中的广泛应用：

1、硬度实验设备简单，操作迅速方便；

2、实验对象可以是各类工程材料和各种尺寸的零件，无须加工专门的试样，而且实验时一般不会破坏成品零件；

3、作为一种综合的性能参量，硬度与其他机械性能指标之间有着一定的内在联系，从一定程度上，可用硬度实验结果估算相关性能而免做复杂的实验。如：金属的硬度与强度指标之间存在着如下近似关系：б

=K*HB

b

—材料的抗拉强度；K—系数，取式中：б

b

值见表一；HB—布氏硬度。

4、材料的硬度还与工艺性能之间有联系，可以作为评定材料工艺性能的参考；

5、硬度能敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可用来检验原材料和控制冷热加工质量。

（一）布氏硬度：

布氏硬度实验是对试样施加一定大小的载

荷P，将直径为D的钢球压入试样表面保持一定

时间，然后卸除载荷，根据钢球在试样表面上所

求出平均应力值，以此作为压出的凹痕面积F

∞

硬度值的计量指标，用符号HB表示。

计算公式如下：HB=P/F

∞

式中：HB—布氏硬度；P—施加外力，N；F

—压

∞

痕面积，mm2。

根据压痕面积和球面之比等于压痕深度h和钢

球直径D之比的几何关系，可以求出：

F

=πDh 式中：D—压头直径，mm；h—压痕∞

深度，mm。

由于测量压痕直径d要比测定压痕深度h容

易，而在数学表达式中可将h的改换成d来表示，

这样，在实际测量时，可由压痕直径d直接查表

得到HB值。

当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS，适

用于布氏硬度值低于450的金属材料；当压头为

硬质合金球时，硬度符号为HBW，适用于布氏硬

度值为450~650的金属材料。

由于金属材料有软有硬，所测工件有厚有

薄，若只采用一种载荷和同一个压头直径，则可能对有些试样合适，而对另一些试样不合适，会发生整个压头陷入试样中或将试样压透的现象。所以，在测定不同材料时应用不同的载荷P和不同的直径D的钢球。但为了得到统一的、可以进行相互比较的数据，必须使D和P之间维持一定的比值关系，以保证所得到的压痕形状的几何相似关系。经数学推导可知，只要满足P/D2=常数，所得到的HB值就是一样的，不同材料、不同载荷P和压头直径D所得到的HB可以进行相互比较。国标GB231-88对此进行了规定，具体实验数据和适用范围参见表一布氏硬度试验规范。

试样厚度不应小于压痕深度的10倍。压痕中心距试样边缘的距离不应小于压痕直径的2.5

倍，而距相邻压痕中心距离不小于压痕直径的4倍。

用读数显微镜测量压痕直径时，应从相互垂直的两个方向测量，精确到小数点后两位的毫米值，并取其算术平均值。压痕直径之差应不大于较小直径的2%。

实验后压痕直径大小应在0.25D＜d＜0.6D 范围内，否则认为试验结果无效；试验后试样边缘与试样背面呈变形痕迹，则试验无效，这时均应重新选择试验条件重做。

（二）洛氏硬度：

洛氏硬度试验常用的压头为圆锥角1200、顶部曲率半径0.2MM的金刚石锥体或直径

D=1.588mm的淬火钢球。试验时先对试样施加初

试验力F

0，在金属表面得一压痕深度h

，以此作

为测量压痕深度的基线，随后再施加主试验力

F1，此时压痕深度的增量为h

1。金属在F

1

作用下

产生的总变形h

1

中包括弹性变形和塑性变形。当卸载后，总变形中的弹性变形恢复，使压头回升一段距离，于是得到金属在F1作用下的残余压痕深度h（将此压痕深度h表示成e，其值以0.002为单位表示）。e值越大表示金属洛氏硬度越低，

反之，则表明硬度越高。

为了照顾习惯上数值越大硬度越高的概念，用一常数k减去e来表示洛氏硬度值，并以符号HR表示，即：HR=k—e

当使用金刚石圆锥体压头时，常数k定为100；当使用淬火钢球压头时，常数k定位130。实际测量洛氏硬度时，由于在硬度计的压头上方装有百分表，可直接测量出压痕深度，并可直接按上式换算出相应的硬度值。因此，在实验过程中金属的洛氏硬度值可直接读出。

为了测定软硬不同的金属材料的硬度，在洛氏硬度计上可配有不同的压头与试验力，组合成几种不同的洛氏硬度标尺，每一种标尺用一个字母在HR后注明。我国常用的标尺有A、B、C三种，其硬度值的符号分别用HRA、HRB、HRC表示。他们的试验条件、硬度值计算公式及应用实例如表二所示。

（三）维氏硬度：

维氏硬度的测量原理基本上和布氏硬度相同所不同的是用金刚石正四棱锥压头。正四棱锥两对面的夹角为136°，底面为正方形。维氏硬度所用的载荷有1kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等负载的选择主要取决于试件的厚度。

在载荷P的作用下压头在试样表面压出一个底面为正方形的正四棱锥压痕。用显微镜测定方坑对角线长度d维氏硬度值HV等于所用载荷与压痕面积的比值。压痕面积F为则

式中F——载荷

d——压痕直径

S——压痕面积。当载荷F已知时,只要测得压痕对角线长度d,就可以求出维氏

硬度值。通常是在测量d值后从《压印对角线与维氏硬度对照表》中查出相应的硬度值。φ角选择136°是为了使维氏硬度得到一个成比例的并在较低硬度时与布氏硬度基本一致的硬度值。在布氏测试法规定0.25,φ=44°,与此相对应的金刚石正四棱锥的两以面间夹角就是180°

-44°=136°。所以布氏硬度在HB300,它们间的差别增大,这是由于布氏测试法所用的钢球压头开始变形使压痕直径偏大所造成的。

三、实验设备及材料

布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计、显微硬度计

铜合金、铝合金、各种色处理状态钢材试样。

四、实验方法及步骤

（1）布氏硬度测试实验步骤

1. 按表（一）选用适当的压头、负荷及保荷时间。拧松压紧镙钉，把时间定位器（红色指示点）转到与持续时间相符的位置上。

2. 将试样放在工作台上，顺时针转动手轮使压头和试样缓慢接触，直到手轮与镙母产生相对打滑为止。

3. 打开电源开关，绿灯亮。

4. 按动加载按钮，启动电动机，载荷砝码经一系列的杠杆系统传递到压头，即开始加载荷。此时因压紧镙钉已拧松，园盘并不转动，当红色指示灯亮时，迅速拧紧压紧镙钉。达到所要求的持续时间后，即自动卸荷。从启动按钮形状到红灯亮为加荷阶段，红灯亮到红灯灭为保荷阶段，红

灯灭到电动机停止转动为卸荷阶段。

5. 逆时针转动手轮降下工作台，取下试样用读数显微镜测出压痕直径d值，以此值查表即得HB值。

（2）洛氏硬度测试实验步骤

⑴根据试样的硬度值范围，按表二选择适当的压头和载荷。

⑵将符合要求的试样放置在试样台上，顺时针转动手轮，使试样与压头缓慢接触。直至小指针指向小红点为止。此时即已予加载荷10kg，然后调整指示器大指针对正零点。

⑶轻轻向前推动手柄，施加主载荷，大指针按逆时针方向转动，待转动停止后，再将手柄板回卸去主载荷，大指针又顺时针方向转动，自动停止后，大指针所指表盘上的数据即为该材料的洛氏硬度值。

⑷逆时针转动手轮，降下载物台，取出试样。（3）维氏硬度测试实验步骤

1、将硬度计调整至准备状态。

2、徐徐旋转手轮上升砧座直至试验面与压痕器之间维持在0.10.3mm程度为

止。

3、转动记测显微镜使物镜对正试片中心位置

然后使金刚石压头对准被测部

位。

4、按下启动杆使负荷徐徐加至试件上由于凸轮及重锤之作用而产生压痕。

按规定时间保载后再轻轻卸除负荷。

5、旋转手轮降下砧座。

6、转动计测显微镜至试片时由目镜观察试片压痕轮廓并以砧座之升降

调整教具使压痕清晰。测出压痕对角线长度。根据所加负荷及压痕两对角线

长度的平均值查表求出维氏硬度值。

五、实验注意事项

（一）布氏硬度注意事项

⑴试样表面必须光洁平整,以使压痕边缘清晰

保证精确测量压痕d。

⑵操作时动作要稳、缓、轻。

⑶压痕距试样边缘应大于D,两压痕间距也应大于D。

⑷当选用不同的P/D2时,布氏硬度值之间不能进行直接对比。

⑸用读数显微镜测量压痕直径d时,应从互相

垂直的两个方向上进行取其平均值。

（一）洛氏硬度注意事项

⑴试件两端要平行，不得带有油污，氧化皮和显著加工痕迹等。

⑵压痕中心距边缘或两压痕间距为：HRA、HRC 测定时不小于2.5mm，HRB

测定时不小于4mm。

⑶试样厚度不应小于压入深度的10倍。

（三）维氏硬度注意事项

（1）根据试样的厚度和硬度范围在1~100Kgf之间选择负荷，在允许范围内尽可能选择较大的载荷，以提高测量的准确性，并减小表面组织不均匀带来的影响。

（2）试样试验面平滑光洁。目镜聚焦后，平稳加载，压痕中心至试样边缘不小于2.5倍对角线长度。

（3）卸载后，聚焦，用目镜测微尺测量每个压痕的两条对角线长d1、d2 取平均值d。

六、分析讨论

1、记录各测试材料硬度值。

答：布氏硬度测试采用187.5N的载荷加载30S，测量合金材料的直径为2.68mm，查表得硬度值

为123HB。维氏硬度测得的对角线长度为1.50 mm，查表得硬度值324HV10。洛氏硬度采用147.1N的载荷加载15S，测得的三组硬度值分别为49.6HRC、49.1HRC和50.6HRC。显微硬度每隔0.5 mm，测量一组硬度值，测得硬度梯度值为591.9HV、721.0HV、675.3HV。

2、简述布、洛、维硬度计各自特点。

答：布氏硬度具有测量精度高，重复性好的优点，但其对样品要求高，需测量查表。洛氏硬度具有试验方便直观，样品要求低的优点，适用于薄样品、表面处理样品、软材料、退火钢、有色金属、色处理后的样品。维氏硬度适用于所有硬度的材料，载荷不影响硬度值，但其样品要求较高，需测量查表。

3、选择合适测量下列材料硬度的方法和标尺：渗碳层的硬度分布、淬火钢、灰口铸铁、氮化层的硬度、高速钢刀具、退火的20钢。

答：渗碳层的硬度分布采用表面洛氏硬度计（HR15或者HR30）或者维氏硬度进行测量。淬火钢的硬度采用洛氏硬度计进行测量。灰口铸铁采用布氏硬度计测试硬度值。氮化层的硬度值采用维氏硬度或者显微硬度进行测量。高速钢刀具

采用洛氏硬度进行测量。退火的20钢采用洛氏硬度进行测量。

4、说出维氏硬度和显微硬度的区别，并举例显微硬度所适用的试件、

答:维氏硬度试验是测定材料维氏硬度值的试验。通过维氏硬度计测量，以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，得出维氏硬度值HV。根据试验力的不同范围，维氏硬度计分为三种形式：试验力F≥49.03N或≥HV5为维氏硬度计、试验力1.961N≤F＜49.03N 或HV0.2～＜HV5为小负荷维氏硬度计，用于测定材料小负荷维氏硬度值、试验力0.09807N≤F ＜1.96N或HV0.01～HV0.2为显微硬度计，用于测定材料显微维氏硬度值。

一般情况下显维硬度计适合硬化层深度、显微组织的分辨等功能，维氏硬度计适合一般产品的维氏硬度。对于精度测量同样的产品维氏硬度计好于显微硬度计，因为压痕越小在测量距离的时候产生的误差越大，硬度数值误差更大.

金属硬度检测方法

金属硬度检测方法 作者：张凤林 硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。硬度的实质是材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。 金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种试验方法是应用最广的，它们是金属硬度检测的主要试验方法。这里的洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检验，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要用于大型的，不可移动工件的硬度检测。 各种金属硬度计就是根据上述试验方法设计的。下面分别介绍基于各种试验方法的硬度计的原理、特点与应用。 1.布氏硬度计（GB/T231.1—2002） 1.1布氏硬度计原理 对直径为D的硬质合金球压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算。 HB =F / S ……………… (1-1) =F / πDh ……………… (1-2) 式中： F ——试验力，N； S ——压痕表面积，mm； D ——球压头直径，mm； h ——压痕深度， mm； d ——压痕直径，mm。 1、2布氏硬度计的特点： 布氏硬度试验的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。它的试验数据稳定，重现性好，精度高于洛氏，低于维氏。此外布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。

洛氏硬度实验

实验三布氏、洛氏硬度实验 硬度实验是测量金属材料表面局部受到压入载荷作用时，产生局部塑性变形抗力指标。硬度试验简便易行，基本无损零件，因此，作为金属材料性能检测的主要手段，在生产和科研中得到十分广泛应用。 一、硬度试验法 1、实验目的 了解布氏、洛氏硬度试验原理和应用范围 掌握布氏、洛氏硬度试验计的基本构造和操作方法 2、实验原理 ⑴布氏硬度数值通过布氏硬度试验测定。布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入被测材料或零件表面，经规定保持时间后卸除试验力，通过测量表面压痕直径来计算硬度的一种压痕硬度试验方法。 布氏硬度值是试验力除以压痕球形表面积所得的商。使用淬火钢球压头时用符号HBS，使用硬质合金球压头时用符号HBW，计算公式如下： HBS（HBW）=0.102 式中：F—试验力（N）； D—球体直径（mm）； d—压痕平均直径（mm）。

由上式可以看出，当F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径d的大小有关。所以在测定布氏硬度时，只要先测得压痕直径d，即可根据d值查有关表格得出HB值，并不需要进行上述计算。 国家标准GB231-1984规定，在进行布氏硬度试验时，首先应选择压头材料，布氏硬度值在450以下（如灰铸铁、有色金属及经退火、正火和调质处理的钢材等）时，应选用钢球作压头；当材料的布氏硬度值在450~650时，则应选用硬质合金球作压头。其次是根据被测材料种类和试样厚度，按照表1—1所示的布氏硬度试验规范正确地选择压头直径D、试验力F和保持时间t。 布氏硬度习惯上只写出硬度值而不必注明单位，其标注方法是，符号HBS或HBW之前为硬度值，符号后面按以下顺序用数值表示试验条件：球体直径、试验力，试验力保持时间（10~15s不标注）例如： 120HBS10/1000/30，表示直径10mm钢球在9.80KN（1000kgf）的试验力作用下，保持30s测得的布氏硬度值为120。 500HBW5/750，表示用直径5mm的硬质合金球在7.35KN（750kgf）试验力作用下，保持10~15s测得的布氏硬度值为500。 布氏硬度值的测量误差小，数据稳定，重复性强，常用于测量退火、正火、调质处理后的零件以及灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等毛坯或半成品零件的硬度。但因测量费时，压痕较大，不适宜测量成品零件或薄件。

工程材料实验报告模板

工程材料实验报告 专业： 姓名：，学号： 姓名：，学号： 姓名：，学号： 青海大学机械工程学院 年月日

工程材料综合实验 ●金相显微镜的构造及使用 ●铁碳合金平衡组织分析 ●碳钢的热处理 ●金相试样的制备 ●碳钢热处理后的显微组织分析 ●硬度计的原理及应用 ●碳钢热处理后的硬度测试 ●常用工程材料的显微组织观察 实验一金相显微镜的构造和使用 一、实验目的 熟悉金相显微镜的基本原理、构造；了解金相显微镜的使用注意事项，掌握金相显微镜的使用方法。 二、实验设备及材料 三、实验内容 1）金相显微镜的基本原理2）金相显微镜的构造3）显微镜使用注意事项 四、实验步骤 五、实验报告 实验二铁碳合金平衡组织分析 一、实验目的 （1）熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 （2）了解铁碳合金中的相与组织组成物的本质、形态及分布特征。

（3）分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系 二、实验设备及材料 三、实验内容 1）铁碳合金的平衡组织 2）各种组成相或组织组成物的特征 3）铁素体与渗碳体的区别 四、实验步骤 五、实验报告 实验三碳钢的热处理 一、实验目的 1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、回火 2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能的影响。 二、实验设备及材料 三、实验内容 1）加热温度的选择 2）保温时间的确定 3）冷却方法 四、实验步骤 五、实验报告 实验四金相试样的制备 一、实验目的 1）了解金相试样的制备过程。 2）学会金相试样的制备技术。

二、实验设备及材料 三、实验内容 1）取样 2）镶样 3）磨制 4）抛光 四、实验步骤 五、实验报告 实验五碳钢热处理后的显微组织分析 一、实验目的 观察碳钢热处理后的显微组织 二、实验设备及材料 三、实验内容 1）钢冷却时所得到的各种组织组成物的形态 2）钢淬火回火后的组织 四、实验步骤 五、实验报告 实验六硬度计的原理及应用 一、实验目的 1）熟悉洛氏硬度计、布氏硬度计、显微硬度计的原理、构造。 2）学会三种硬度计的使用 二、实验设备及材料 三、实验内容 1）洛氏硬度实验原理 2）布氏硬度试验原理 3）显微硬度计的原理 四、实验步骤 五、实验报告 实验七碳钢热处理后的硬度测试

金属硬度测试实验指导书讲解

北京理工大学珠海学院-工程材料及热处理实验 工程材料及热处理实验指导书 北京理工大学珠海学院机械与车辆学院 2012.10

实验一金属材料的硬度实验 一、实验目的 1、了解硬度测定的基本原理及应用范围。 2、了解布氏、洛氏硬度实验机的主要结构及操作方法。 二、概述 金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。另外硬度与其他机械性能（如强度指标σ b及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系。所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。 测量硬度的方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 压入法硬度试验的主要特点是： ①实验时应力状态最软，（即最大切应力远远大于最大正应力）因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。 ②金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系： σ b=K*HB 式中：σ b ——材料的抗拉强度值；HB——布氏硬度值K——系数 退火状态的碳钢K＝0.34~0.36 合金调质钢K＝0.33~0.35 有色金属合金K＝0.33~0.53 ③硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有一定的参考价值，通常硬度值高，这些性能也就好。在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。 ④硬度测量后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合 于成品检验。 ⑤设备简单，操作迅速方便。 三、布氏硬度 （一）布氏硬度试验的基本原理 布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P，将直径为D的钢球压入被测金属表面（如图1-1所示）保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积F凹求

塑料制品硬度检测试验

塑料制品硬度检测试验 【https://www.sodocs.net/doc/465006639.html, 国际塑胶】塑料制品硬度是指其制品表面抵抗机械压力的能力。这个能力的大小与被测塑料的抗张强度和弹性模量有关。常用检测方法，按检测压头的形状不同，可分为邵尔硬度、布氏硬度和洛氏硬度。 ⑴邵尔硬度检测试验方法邵尔硬度检测试验采用邵尔硬度计，此仪器采用标准弹簧压力，压头为圆锥形，压头平面为φ0.8mm。 检测试验顺序如下。 ①按说明书要求，用硬度标准件调试压力，合标准规定值。 ②把压印头放在光滑钢板或玻璃板上，验证硬度值为100。 ③把试样平放在光滑金属板上，为压头施加（1±0.01）kg负荷，施压30s，则记录表值即为邵尔硬度值。 ⑵布氏硬度检测试验方法布氏硬度检测试验用一种标准直径（φ2.5mm、φ5mm或φ10mm）表面光滑且有一定硬度的圆钢球作压头。检测时，压头压在试样上，均匀缓慢地向压头施加负荷（负荷大小见表1），施压时间为1min，卸荷后测出钢球压试样后的压痕深度值，则即可计算出此试样的布氏硬度（MPa）。 式中 HB——布氏硬度，MPa； P ——施压负荷，N； D——钢球直径，mm； h——钢球压试样后的压痕深度，mm。 表1 试样承受负荷大小 ⑶检测试验注意事项 ①试样检测前在标准规定温度环境中存放时间不少于16h。 ②检测试验压头卸荷后1min时间内测完压痕深度。 ③检测试验时多个压痕中心距不小于25mm。 ④施加压头的负荷精确度为±1%。 ⑤检测压痕深度仪器精确度达0.01mm。 ⑥试样厚度均匀，表面平整。 ⑦采用邵尔硬度检测用试样厚度应不小于6mm。

⑧多个试样压痕，计算后取平均值为试样硬度。 ⑷洛氏硬度检测试验洛氏硬度的检测多应用在金属热处理后硬度值较高的金属表面硬度的检测。检测时用标准规定的压头（钢球或锥角120°的金刚石圆锥），先进行初试验力，然后加主试验力，再返回到初试验力。用前后两次试验力作用下压头压入试样表面深度差值计算求得该试样的表面硬度HR。 式中 HR——洛氏硬度值； e——卸除主试验力后，在初试验力下压痕深，mm； c——计算常数，取0.002mm。 采用不同的压头和主试验力配合，可获得HRA、HRB和HRC三种洛氏硬度标尺。

工程材料实验报告

工 程 材 料 实 验 报 告 院系：机械工程学院 班级：10届机电一班 组员：魏仕宏 1000407008 崔继文 1000407010 丁元辉 1000407021 郑鹏涛 10004070

实验项目名称：金相试样的制备及铁碳合金平衡组织观察与分析 一、实验目的和要求 1.通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织，熟悉金相显微镜的使用； 2.了解铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征； 3.分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。 二、实验内容和原理 1 概述 碳钢和铸铁是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与组织有密切的联系，因此熟悉掌握它们的组织，对于合理使用钢铁材料具有十分重要的实际指导意义。 ⑴碳钢和白口铸铁的平衡组织 平衡组织一般是指合金在极为缓慢冷却的条件下(如退火状态)所得到的组织。铁碳合金在平衡状态下的显微组织可以根据Fe—Fe3C相图来分析。从相图可知，所有碳钢和白口铸铁在室温时的显微组织均由铁素体(F)和渗碳体(Fe3C)所组成。但是，由于碳含量的不同，结晶条件的差别，铁素体和渗碳体的相对数量、形态，分布和混合情况均不一样，因而呈现各种不同特征的组织组成物。碳钢和白口铸铁在室温下的平衡组织见表1。 a)工业纯铁——室温时的平衡组织为铁素体(F)，F为白色块状（如图1所示）； b)亚共析钢——室温时的平衡组织为铁素体(F)+珠光体(P)，F呈白色块状，P呈层片 状，放大倍数不高时呈黑色块状(如图2所示)。碳质量分数大于0.6％的亚共析 钢，室温平衡组织中的F呈白色网状包围在P周围(如图3所示)； c)共析钢——室温时的平衡组织是珠光体(P)，其组成相是F和Fe3C(如图4、5所示)； d)过共析钢——室温时的平衡组织为Fe3CⅡ+P。在显微镜下，Fe3CⅡ呈网状分布在层片 状P周围(如图6所示)； e)亚共晶白口铸铁——室温时的平衡组织为P+Fe3CⅡ+ Ld＇。Fe3CⅡ网状分布在粗大块 状的P的周围，Ld＇则由条状或粒状P和Fe3C基体组成(如图7所示)；

金属的表面处理硬度

HV也就是维氏硬度，HRC是洛氏硬度都是硬度的表示。手册上有对应表，比如：HV=289对应HRC=30。它们的区别主要在硬度实验时，压痕形状不一样。 金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。 A、布氏硬度（HB） 用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。 其计算公式为： 式中：F--压入金属试样表面的试验力，N； D--试验用钢球直径，mm； d--压痕平均直径，mm。 测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d 来表示该材料的硬度，既直观，又方便。 举例：120HBS10/1000130：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/ mm2（MPa）。 B、洛氏硬度（HK） 洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的是，它是测量压痕的深度。即，在初邕试验力（Fo）及总试验力（F）的先后作用下，将压头（金钢厂圆锥体或钢球）压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计算硬度值。其值是个无名数，以符号HR表示，所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K 等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C，即HRA、HRB、HRC。 硬度值用下式计算： 当用A和C标尺试验时，HR=100-e 当用B标尺试验时，HR=130-e 式中e--残余压痕深度增量，其什系以规定单位0.002mm表示，即当压头轴向位移一个单位（0.002mm）时，即相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。 上述三个标尺适用范围如下： HRA（金刚石圆锥压头）20-88 HRC（金刚石圆锥压头）20-70 HRB（直径1.588mm钢球压头）20-100 洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料，它弥补了布氏法的不是，较布氏法简便，可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是，由于其压痕小，故硬度值不如布氏法准确。C、维氏硬度（HV） 维氏硬度试验也是一种压痕试验方法，是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力（F）压入试验表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度。 维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商，其计算公式为： 式中：HV--维氏硬度符号，N/mm2(MPa)；

金属材料硬度测试实验

实验报告 课程名称：材料性能研究技术成绩：实验名称：金属材料硬度测试实验批阅人： 实验时间：实验地点：x5406 报告完成时间：2 姓名：学号：班级： 同组实验者：指导教师： 一、实验目的 1.了解不同类型硬度测试的基本原理。 2.了解不同类型硬度测试设备的特点及应用范围。 3.掌握各类硬度计的操作方法。 二、实验原理 金属的硬度可以认为是金属材料表面在压应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测试能够给出金属材料软硬度的定量概念，即：硬度示值是表示材料软硬程度的数量指标。由于在金属表面以下不同深度处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量应变抗力、应变强化能力以及大量形变抗力。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度的大小对于机械零件或工具的使用寿命具有重要的影响。 硬度测试方法有很多，大体可以分为弹性回跳法（如肖氏硬度）、压入法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）和划痕法（如莫氏硬度）等三类。

硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能，其物理意义随着试验方法的不同而表示不同的意义。其中弹性回跳法主要表征金属弹性变形功的能力；压入法主要表征金属塑性变形抗力及应变硬化能力；而划痕法主要表征金属切断能力。 下面介绍三种最常用的硬度测试方法： 1、布氏硬度 （1）布氏硬度试验原理 用一定直径D（mm）的硬质合金球作为压头，用一定的试验力F（N），将其压入试样表面，经过规定的保持时间t（s）之后卸载试验力，观察试样表面，会发现有残留压痕（如图1）。测残留压痕的平均直径d（mm），然后求出压痕球形面积A（mm2）。布氏硬度值（HBW）就是试验力F除以压痕表面积A所得的商，F以N作为单位时，其计算公式为 注：布氏硬度值不标出单位 布氏硬度试验用的压头球直径有10mm、5mm、2.5mm和1mm四种，主要根据试验厚度选择，选择要求是使压痕深度h小于试样厚度的1/8 。当试样厚度足够时，应尽量选用10mm 的压头球。 （2）布氏硬度的特点 布氏硬度试验时一般采用直径较大的压头球，所以它所得的压痕面积会比较大。 压痕面积大的一个优点就是它的硬度值能反映金属在较大范围内各组成相的平均性能，而不会受到个别的组成相和微小相的影响，所以说，布氏硬度试验主要用于测定灰口铸铁，轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度；压痕较大的另外一个优点就是实验的数据稳定，重复性强。

实验 水的硬度的测定

实验11 水的硬度的测定 一．实验目的 1. 了解水硬度的概念、测定原理及方法 2.掌握滴定的基本操作及相关仪器的使用方法 二．背景知识及实验原理 1. 背景知识 水的硬度是指水中Ca2+、Mg2+浓度的总量，是水质的重要指标之一。如果水中Fe2+、Fe3+、Sr2+、Mn2+、Al3+等离子含量较高时，也应计入硬度含量中；但它们在天然水中一般含量较低，而且用络合滴定法测定硬度，可不考虑它们对硬度的贡献。有时把含有硬度的水称为硬水（硬度＞8度），含有少量或完全不含硬度的水称为软水（硬度＜8度）。 水的硬度于健康少有危害。一般硬水可以饮用，并且由于Ca(HCO3)2的存在而有一种蒸馏水所没有的、醇厚的新鲜味道；但是长期饮用硬度过低的水，会使骨骼发育受影响；饮用硬度过高的水，有时会引起胃肠不适。通常高硬度的水，不宜用于洗涤，因为肥皂中的可溶性脂肪酸遇Ca2+、Mg2+等离子，即生成不溶性沉淀，不仅造成浪费，而且污染衣物。近年来，由于合成洗涤剂的广泛应用，水的硬度的影响已大大减小了。但是，含有硬度的水会使烧水水壶结垢，带来不便。尤其在化工生产中，在蒸汽动力工业、运输业、纺织洗染等部门，对硬度都有一定的要求，高压锅炉用水对硬度要求更为严格。因为蒸汽锅炉若长期使用硬水，锅炉内壁会结有坚实的锅垢，而锅垢传热不良，不仅造成燃料浪费，而且易引起锅炉爆炸。因此，为了保证锅炉安全运行和工业产品质量，对锅炉用水和一些工业用水，必须软化处理之后，才能应用。去除硬度离子的软化处理，是水处理尤其工业用水处理的重要内容。通常对生活用水要求总硬度不得超过L，低压锅炉用水不超过L；高压锅炉用水不超过L。 硬度的单位有不同表示方法，分述如下：① mmol/L：是现在硬度的通用单位。② mg/L （以CaCO3计），因为1molCaCO3的量为100.1g，所以1mmol/L=LCaCO3。③德国硬度（简称度，单位°DH）：国内外应用较多的硬度单位。 1德国硬度相对于水中10mg(CaO)所引起的硬度，即1度；1度=10mg/L（以CaO计）；1mmol/L（CaO）=÷10=°DH 2. 实验原理 本实验采用配位滴定法进行测定。配位滴定法是利用配合物反应进行滴定分析的容量分

硬度测量实验报告

硬度测量实验报告 Prepared on 22 November 2020

硬度测量实验报告 一、实验目的 1. 了解常用硬度测量原理及方法； 2. 了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法； 二、实验设备 洛氏硬度计、布洛维硬度计、轴承、试块 三、实验原理 1.硬度是表示材料性能的指标之一，通常指的是一种材料抵抗另一较硬的具有一定形状和尺寸的物体（金刚石压头或钢球）压入其表面的阻力。由于硬度试验简单易行，又无损于零件，因此在生产和科研中应用十分广泛。常用的硬度试验方法有：洛氏硬度计，主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。布氏硬度计，应用于黑色、有色金属材料检验，也可测一般退火、正火后试件的硬度。 2.洛氏硬度 洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下，压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大，材料越软；压入的浓度越小，材料越硬。下图表示了洛氏硬度的测量原理。 图：未加载荷，压头未接触试件时的位置。

2-1：压头在预载荷P0作用下压入试件深度为h0时的位置。h0包括预载所相起的弹形变形和塑性变形。 2-2：加主载荷P1后，压头在总载荷P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。 2-3：去除主载荷P1后但仍保留预载荷P0时压头的位置，压头压入试样的深度为 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，此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1- h0。实际代表主载P1造成的塑性变形深度。 h值越大，说明试件越软，h值越小，说明试件越硬。为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念，人为规定，用一常数K减去压痕深度h的数值来表示硬度的高低。并规定为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为： 3.布氏硬度 布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F(N)把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d(mm)，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据 d从已备好的布氏硬度表中查出HB值。测量范围为8~650HBW 由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一种标准的试验力F和压头直径D，就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。因此，在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。特点：一般来说，布氏硬度值越小，材料越软，其压痕直径越大；反之，布氏硬度值越大，材料越

工程材料实验报告(完整版)

工程材料实验报告(完整版) 报告文档·借鉴学习 2 工程材料实验报告 专业： 机械设计制造及其自动化10--11 姓名： 郑 杰，学号： 10041127 姓名： 周邵巍，学号： 10041128 姓名： 李欣欣，学号： 10041129 姓名： 谢 强，学号： 10041118 报告文档·借鉴学习 3工程材料综合实验●金相显微镜的构造及使用●金相显微试样的制备●铁碳合金平衡组织观察●碳钢热处理操作、组织观察和硬度测定一、实验目的 运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论系统认识，并提高分析问题解决问题的能力。 通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的

设备仪器： 1、分别研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 二、 实验设备及材料 11、、显微镜、浴磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 22、、金像砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等； 33、、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20#、中碳钢45#、高碳钢T10） 三、 实验内容 三个尺寸形状基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢、高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温和冷却时间）。 样品加热温度保温时间冷却方式20#880℃20min空冷45#880℃高温回火600℃20min高温回火30min水冷T101100℃20min水冷2、做实验前完成。选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。 样品20#45#T10硬度HRB50HRC20HRC633、热处理前后的金相组织观察、硬度测试。 报告文档·借鉴学习 44、分析碳钢成分——组织——性能之间的关系。 样品成分组织性能20#马氏体F+P 冲压性与焊接性良好45#马氏体F+P 经热处理后可获得良好的综合机械性能T10马氏体+奥氏体P+Fe3CII 硬度高，韧性适中5、 四、

金属材料硬度测试实验

金属材料硬度测试实验集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

实验报告 课程名称：材料性能研究技术成绩：实验名称：金属材料硬度测试实验批阅人： 实验时间：实验地点：x5406报告完成时间：2 姓名：学号：班级： 同组实验者：指导教师： 一、实验目的 1.了解不同类型硬度测试的基本原理。 2.了解不同类型硬度测试设备的特点及应用范围。 3.掌握各类硬度计的操作方法。 二、实验原理 金属的硬度可以认为是金属材料表面在压应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测试能够给出金属材料软硬度的定量概念，即：硬度示值是表示材料软硬程度的数量指标。由于在金属表面以下不同深度处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量应变抗力、应变强化能力以及大量形变抗力。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度的大小对于机械零件或工具的使用寿命具有重要的影响。 硬度测试方法有很多，大体可以分为弹性回跳法（如肖氏硬度）、压入法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）和划痕法（如莫氏硬度）等三类。 硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能，其物理意义随着试验方法的不同而表示不同的意义。其中弹性回跳法主要表征金属弹性变形功的能力；压入法主要表征金属塑性变形抗力及应变硬化能力；而划痕法主要表征金属切断能力。 下面介绍三种最常用的硬度测试方法： 1、布氏硬度 （1）布氏硬度试验原理 用一定直径D（mm）的硬质合金球作为压头，用一定的试验力F（N），将其压入试样表面，经过规定的保持时间t（s）之后卸载试验力，观察试样表面，会发现有残留压痕（如图1）。测残留压痕的平均直径d（mm），然后求出压痕球形面积A（mm2）。布氏硬度值（HBW）就是试验力F除以压痕表面积A所得的商，F以N作为单位时，其计算公式为 注：布氏硬度值不标出单位 布氏硬度试验用的压头球直径有10mm、5mm、2.5mm和1mm四种，主要根据试验厚度选择，选择要求是使压痕深度h小于试样厚度的1/8。当试样厚度足够时，应尽量选用10mm的压头球。 （2）布氏硬度的特点 布氏硬度试验时一般采用直径较大的压头球，所以它所得的压痕面积会比较大。

硬度测量实验报告

硬度测量实验报告 一、实验目的 1. 了解常用硬度测量原理及方法； 2. 了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法； 二、实验设备 洛氏硬度计、布洛维硬度计、轴承、试块 三、实验原理 1.硬度是表示材料性能的指标之一，通常指的是一种材料抵抗另一较硬的具有一定形状和尺寸的物体（金刚石压头或钢球）压入其表面的阻力。由于硬度试验简单易行，又无损于零件，因此在生产和科研中应用十分广泛。常用的硬度试验方法有：洛氏硬度计，主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。布氏硬度计，应用于黑色、有色金属材料检验，也可测一般退火、正火后试件的硬度。 2.洛氏硬度 洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下，压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大，材料越软；压入的浓度越小，材料越硬。下图表示了洛氏硬度的测量原理。 图：未加载荷，压头未接触试件时的位置。 2-1：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包括预载所相起的弹形变形和塑性变形。 2-2：加主载荷P1后，压头在总载荷P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。

2-3：去除主载荷P1后但仍保留预载荷P0时压头的位置，压头压入试样的深度为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 ，此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1- h0。实际代表主载P1造成的塑性变形深度。 h 值越大，说明试件越软，h 值越小，说明试件越硬。为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念，人为规定，用一常数K 减去压痕深度h 的数值来表示硬度的高低。并规定0.002mm 为一个洛氏硬度单位，用符号HR 表示，则洛氏硬度值为： 002.0-H h k R 3.布氏硬度 布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F(N)把直径为D （mm ）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d(mm)，然后按公式求出布氏硬度HB 值，或者根据 d 从已备好的布氏硬度表中查出HB 值。 测量范围为8~650HBW 由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一种标准的试验力F 和压头直径D ，就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。因此，在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对于同一种材料采用不同的F 和D 进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F 和D 的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。 特点：一般来说，布氏硬度值越小，材料越软，其压痕直径越大；反之，布氏硬度值越 大，材料越硬，其压痕直径越小。布氏硬度测量的优点是具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值也较准确，数据重复性强。 四、实验内容 1. 测量滚动轴承表面洛氏硬度值 使用洛氏硬度计对轴承外圈进行硬度测定，记录相关测量数据：

金属材料的硬度试验 实验报告

实验五硬度实验 一．实验目的 1．了解硬度测定的基本原理及应用范围。 2．了解布氏硬度实验机的主要结构及操作方法。 二．概述 硬度是指材料对另一较硬物体压入表面的抗力，是重要的机械性能之一。它是给初级金属材料软硬程度的数量概念，硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难，硬度实验方法简单，操作方便，出结果快，又无损于零件，因此被广泛应用。测定金属硬度的方法很多，有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。 1．布氏硬度（HB） （1）布氏硬度实验的基本原理 布氏硬度实验是以一定直径的钢球施加一定负荷P，压入被测金属表面（如图1所 示）保持一定时间，然后卸荷，根据金属表面的压痕面积F求应力值，以此作为硬度值的计量指标，以HB表示，则 （5-1） 式中：P—负荷（kgf）； D—钢球直径（mm） h—压痕深度（mm）

图5-1 布氏硬度实验原理图 由于测量压痕d要比测量压痕深度h容易，将h用d代换，这可由图5-1（b）中的△Oab关系求出： （5-2） 将式（5-2）代入式（5-1）即得： （5-3） 式（5-3）中，只有d是变数，所以只要测量出压痕直径，就可根据已知的D和P值计算出HB值。在实际测量时，可根据HB、D、P、d的值所列成的表，若D、P已选定，则只需用读数测微尺（将实际压痕直径d放大10倍的测微尺）测量压痕直径d，就可直接查表求得HB值。 由于金属材料有硬有软，所测工件有厚有薄，若采用同一种负荷（如 3000kgf）和钢球直径（如10mm）时，则对硬的金属适合，而对软的金属就不合适，会使整个钢球陷入金属中；若对厚的工件适合，而对薄的金属则可能压透，所以规定测量不同材料的布氏硬度值时，要有不同的负荷和钢球直径，为了保持统一的，可以相互进行比较的数值，必须使P和D之间保持某一比值关系，以保证所得到的压痕形状的几何相似关系，其必要条件就是使压入角保持不便。 由图5-1（b）可知：

实验一---材料的硬度测试

实验一---材料的硬度测试

实验一材料的硬度测试 一、实验目的 掌握布、洛、维三种硬度的原理和测试方法。 掌握显微镜硬度的测试方法及原理。 给定各种状态的材料选择适用的硬度测试方 法。 二、实验原理 金属材料的硬度可以认为是金属材料表面 局部区域在接触应力作用下抵抗塑性变形或破 裂的能力。由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力，是表征材料性能的一个综合参量。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。 硬度测量能够定量地给出金属材料软硬程 度的相对数量概念。 硬度的实验方法有十多种，基本可分为压入法和刻划法两大类。在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。压入法又可分为布氏硬度、洛氏硬度等，它们只是一些不同的实验方法而已，没

有什么必然的内在关系。 压入法硬度实验有以下几方面的优点，导致它在生产和科研中的广泛应用： 1、硬度实验设备简单，操作迅速方便； 2、实验对象可以是各类工程材料和各种尺寸的零件，无须加工专门的试样，而且实验时一般不会破坏成品零件； 3、作为一种综合的性能参量，硬度与其他机械性能指标之间有着一定的内在联系，从一定程度上，可用硬度实验结果估算相关性能而免做复杂的实验。如：金属的硬度与强度指标之间存在着如下近似关系：б =K*HB b —材料的抗拉强度；K—系数，取式中：б b 值见表一；HB—布氏硬度。 4、材料的硬度还与工艺性能之间有联系，可以作为评定材料工艺性能的参考； 5、硬度能敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可用来检验原材料和控制冷热加工质量。

工程材料实验报告

工程材料实验报告（红色字体，在提交报告时全部需要删除） 专业统统用小四号宋体 班级 姓名 学号 组员由于组员较多，字体可以小一点 重庆邮电大学移通学院管理工程系 年月日 1

目录 （目录页码需要标上，包括每一页下面都需要添加页码，封面和目录无页码） 一、水泥技术性能实验······································································ 二、水泥胶砂强度检验······································································ 三、普通混凝土拌合物性能实验·························································· 四、混凝土强度实验········································································· 五、骨料实验·················································································· 六、钢筋实验·················································································· 七、实验心得 ····················································································

金属材料硬度试验

实验一 金属材料的硬度实验 一、实验目的 1.了解布氏、洛氏硬度测定的基本原理及应用范围。 2.了解布氏、洛氏硬度试验机的主要结构及硬度数据的测试方法。 二、实验原理 金属的硬度可以认为是金属材料局部表面在接触压力的任用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度值是材料性能的一个重要指标。试验方法简单、迅速，不需要专门的试样，同时保持试样的完整性，设备也比较简单。而且对大多数金属材料，可以硬度值估算出它的抗拉强度。因此在设计图纸的技术条件中大多规定材料的硬度值。检验材料或工艺是否合格有时也需用硬度。所以硬度试验在生产中广泛使用。 硬度测试方法很多，使用最广泛的是压入法。压入法就是一个很硬的压头以一定的压力压入试样的表面，使金属产生压痕，然后根据压痕的大小来确定硬度值。压痕越大，则材料越软；反之，则材料越硬。根据压头类型和几何尺寸等条件的不同，常用的硬度测试方法可分为布氏法、洛氏法和维氏法三种。 三、布氏硬度（HB ） 布氏硬度用符号HB 表示。这种试验方法是把规定直径（10mm 、5mm 、2.5mm ）的硬质合金球以一定的试验力压入所测材料的表面（如图1-1所示），保持规定时间后，测量表面压痕直径（如图1-2所示），然后按下式计算硬度： ) (222d D D D P F P HBW --= = π 式中 HBW-表示用硬质合金球测试时的布氏硬度值； P-载荷（kgf ）；（1kgf ＝9.8N ） D-压头钢球直径（mm ）； d-压痕平均直径（mm ）；

F-压痕面积（mm2）； 式中只有d 是变数，故只需要测出压痕直径d ，根据已知D 和P 值就可以计算出HB 值。布氏硬度习惯上不标出单位。生产中已专门制定了平面布氏硬度值计算表见附录一，用读数显微镜测出压痕直径后，直接查表就可获得HB 硬度值。 图1-1 布氏硬度测量示意图 图1-2 用读数显微镜测量压痕直径 由于金属材料有软有硬，工件有厚有薄，有大有小，如果只采用同一种载荷和钢球直径时，就会出现对硬的材料合适，而对软的材料可能发生钢球陷入金属内部的现象；若对厚的材料合适，而对薄的材料又可能会出现压透的现象。因此为了得到统一的，可以相互比较的值，必须使P 和D 之间维持某一比值关系。这样对同一种材料而言，不论采用何种大小的载荷和钢球直径，只要能满 足2 D P ＝常数，所得的HB 值是同样的；则对不同的材料来说，所得的HB 值也是可以进行比较的。按照GB231－63规定，2 D P 比值有30、10和2.5三种。 具体试验数据的选择和使用范围可参考表1-1 由于硬度和强度都以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗塑性变形的能力，因而硬度和强度之间有一定的关系，其经验换算公式为：

金属材料硬度测试实验

金属材料硬度测试实验集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

实验报告 课程名称：材料性能研究技术成绩：实验名称：金属材料硬度测试实验批阅人： 实验时间：实验地点：x5406报告完成时间：2 姓名：学号：班级： 同组实验者：指导教师： 一、实验目的 1.了解不同类型硬度测试的基本原理。 2.了解不同类型硬度测试设备的特点及应用范围。 3.掌握各类硬度计的操作方法。 二、实验原理 金属的硬度可以认为是金属材料表面在压应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测试能够给出金属材料软硬度的定量概念，即：硬度示值是表示材料软硬程度的数量指标。由于在金属表面以下不同深度处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量应变抗力、应变强化能力以及大量形变抗力。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度的大小对于机械零件或工具的使用寿命具有重要的影响。 硬度测试方法有很多，大体可以分为弹性回跳法（如肖氏硬度）、压入法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）和划痕法（如莫氏硬度）等三类。 硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能，其物理意义随着试验方法的不同而表示不同的意义。其中弹性回跳法主要表征金属弹性变形功的能力；压入法主要表征金属塑性变形抗力及应变硬化能力；而划痕法主要表征金属切断能力。 下面介绍三种最常用的硬度测试方法： 1、布氏硬度 （1）布氏硬度试验原理 用一定直径D（mm）的硬质合金球作为压头，用一定的试验力F（N），将其压入试样表面，经过规定的保持时间t（s）之后卸载试验力，观察试样表面，会发现有残留压痕（如图1）。测残留压痕的平均直径d（mm），然后求出压痕球形面积A（mm2）。布氏硬度值（HBW）就是试验力F除以压痕表面积A所得的商，F以N作为单位时，其计算公式为注：布氏硬度值不标出单位 布氏硬度试验用的压头球直径有10mm、5mm、2.5mm和1mm四种，主要根据试验厚度选择，选择要求是使压痕深度h小于试样厚度的1/8。当试样厚度足够时，应尽量选用10mm

工程材料硬度实验

一、《工程材料学》实验 实验一金属材料的硬度测试 一、实验目的 1．了解不同种类硬度测定的基本原理及应用范围； 2．了解布氏、洛氏硬度实验的操作方法及设备特点； 3．学会使用硬度计。 二、实验原理 金属材料的硬度可以认为是金属材料表面局部区域在接触应力作用下抵抗塑性变形或破裂的能力。由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力，是表征材料性能的一个综合参量。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。 硬度测量能够定量地给出金属材料软硬程度的相对数量概念。 硬度的实验方法有十多种，基本可分为压入法和刻划法两大类。在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。压入法又可分为布氏硬度、洛氏硬度等，它们只是一些不同的实验方法而已，没有什么必然的内在关系。 压入法硬度实验有以下几方面的优点，导致它在生产和科研中的广泛应用： 1、硬度实验设备简单，操作迅速方便； 2、实验对象可以是各类工程材料和各种尺寸的零件，无须加工专门的试样， 而且实验时一般不会破坏成品零件； 3、作为一种综合的性能参量，硬度与其他机械性能指标之间有着一定的内在 联系，从一定程度上，可用硬度实验结果估算相关性能而免做复杂的实验。如：金属的硬度与强度指标之间存在着如下近似关系： бb=K*HB 式中：бb —材料的抗拉强度； K—系数，取值见表一； HB—布氏硬度。 考； 5、硬度能敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可用来检验原材料和控 制冷热加工质量。 （一）布氏硬度： 布氏硬度实验是对试样施加一定大小的载荷P，将直径为D的钢球压入试样表面（如图1所示）保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在试样表面上所压出的凹痕面积F凹求出平均应力值，以此作为硬度值的计量指标，用符号HB表示。 计算公式如下： HB=P/F凹 式中：HB—布氏硬度；P—施加外力，N；F凹—压痕面积，mm2。 根据压痕面积和球面之比等于压痕深度h和钢球直径D之比的几何关系，可以求出： F凹=πDh 式中：D—压头直径，mm；h—压痕深度，mm。 由于测量压痕直径d要比测定压痕深度h容易，而在数学表达式中可将h的改换成d 来表示，这样，在实际测量时，可由压痕直径d直接查表得到HB值。 当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS，适用于布氏硬度值低于450的金属材料；当