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金属材料硬度试验

金属材料硬度试验
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:

低碳钢

6.3/

b HBσ

高碳钢

4.3/

b HBσ

调质合金钢

25

.3/

b

HBσ

铝铸件

26

.0/

b

HBσ

退火青铜和黄铜

55

.0/

b

HBσ

锌合金

09

.0/

b

HBσ

表1-1 布氏硬度试验规范

硬度和强度对照表可查本书附录一。

由于布氏硬度计算出的抗拉强度只是近似值,必然与实际抗拉强度有差

别。

布氏硬度测试法的优点是:压痕面积较大,因而受试样中成份偏析和组织偏析的影响较小,能够较精确地反映试样的硬度。其缺点是:需要经常更换压头与载何,测量较麻烦,不适宜测定成品件和较薄的材料。

布氏硬度试验机的结构和操作:

布氏硬度试验机的外形结构如图1-3所示,其操作方法如下:

图1-3 HB-3000布氏硬度试验机外形结构图

1. 按表(1-1)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,以此值查表附录(一)即得HB值。

布氏硬度值测定注意事项:

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2

D P 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。

四、洛氏硬度(HR )

洛氏硬度实验法是采用金钢石园锥体或淬火钢球压入金属表面,如图1-4a 所示。对硬材料如淬火后的钢件,用金钢石压头;对较软的金属则用淬火钢球。通常有60、100和150kgf 三种载荷,而且为了减少因零件表面不光滑而造成的误差,需首先加10kgf 的初始载荷。洛氏硬度的测试原理如图1-4b.所示。

根据所用压头种类和所加载荷的不同,洛氏硬度分为HRA 、HRB 、HRC 等,表1-2所列为洛氏硬度试验规范。

图1-4 洛氏硬度测试法原理图

1—加初始试验力10kg 2—加主试验力后 3—卸除主试验力后

如果直接用压痕深度的大小来作计量硬度值的指标,势必造成越硬的材料

洛氏硬度值越小,而越软的材料的洛氏硬度值越大,不符合人们的习惯。为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致,将测试结果作以下处理:

002.0h K HR -

=

式中:HR 为洛氏硬度代号;K 为常数,当采用金钢石压头时K =100,用

φ1.588mm 淬火钢球压头时K =130;规定每0.002mm 压痕深度为1洛氏硬度单

位。

表1-2 常用三种洛氏硬度试验规范

洛氏硬度的数值可直接从硬度计上读出,不需换算和查表,非常方便。读出来的数值,没有单位,习惯上常称“度”。洛氏硬度的不同硬度标尺之间,洛氏硬度与布氏硬度之间,以及与其它硬度之间,没有理论上的相应关系,不能直接比较。要比较时需查硬度值对照表附录(二),即压痕直径与布氏硬度值及相应洛氏硬度值对照表。

洛氏硬度测试方法简单迅速,可测量最软至最硬的材料。由于压痕小,故可测量成品及较薄另件的硬度。但也由于压痕小,对组织和硬度不均匀的材料,测试结果不准确。通常应从试件不同的位置测三点,再取其平均值。

实验选用TH30与HR -150型洛氏硬度计。 1. TH300洛氏硬度计的结构和操作

图1-5 TH300洛氏硬度计

其结构示意图见(图1-6),操作键盘如(图1-7)所示。

1-上盖2-压头座3-压头4-样品台5-丝杠护套6-手轮7-丝杠8-底脚螺钉9-侧门10-开关、电源板

11-显示屏12-键盘13-试验力转换手柄

图1-6 TH300洛氏硬度计结构示意图

图1-7 TH300洛氏硬度计操作键盘图

TH300洛氏硬度计操作方法如下: ⑴ 加载初试验力

将被测试样旋转在样品台中央,顺时针平稳转动手轮,使样品台上升,试样与压头接触。此时屏幕上出现压头运动过程示意图,见(图1-8),最后一个表示加载初试验力终止位置。平缓转动手轮,直到图中所示压头到达终止位置,屏幕上出现“正在测量”,同时伴有蜂鸣报警,此时应立即停止转动手轮。

如果手轮转动有少量过量,不影响测量结果及精度;如果转动过量较大,试验机自动报警,并提示,见(图1-9),此时应重新开始。

图1-8 试验机自动报警 图1-9 手轮转动过量提示

⑵ 自动测试

初试验力加载完成后,测试自动进行。完成主试验力加载-保持-卸载-读数-数据处理-结果显示过程,测试结果见(图1-10)。

图1-10 测试结果显示

⑶ 卸载

逆时针转动手轮,样品台下降,全部试验力卸除;所有试验参数自动记忆,等待下次测试。

2. HR -150洛氏硬度计的结构和操作

洛氏硬度计的结构(如图1-11)所示,其操作方法如下:

⑴根据试样的硬度值范围,按表1-2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。

图1-11 HR-150型洛氏硬度试验机结构图

洛氏硬度值测定注意事项:

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。

金属材料的硬度实验

实验报告

班级姓名学号

一、实验目的

二、实验内容

1. 布氏硬度值测定(填写下列数据)

2. 洛氏硬度值测定(填写下列实验数据)

三、实验结果分析

1. 简述布氏和洛氏硬度实验原理,应用范围及特点。

2. 分述244HBS10/3000/10中各数字所表示的意义。

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。

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

硬度测试实验报告doc

硬度测试实验报告 篇一: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: HR?k-h 0.002 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

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:

实验六 金属材料的硬度实验

实验六金属材料的硬度实验(2学时) 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、实验设备 洛式硬度计、布氏硬度计。 三、实验原理 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 (1)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。 (2)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。 (3)设备简单,操作迅速方便。 1、布氏硬度 (1)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3-1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 求出平均应力值,以此作为硬度值的计量指标,并用符号HB 表示。 图1 布氏硬度试验原理图 其计算公式如下: HB =P/F 凹 (1) 式中: HB ——布氏硬度值; P ——载荷(Kgf );(1 Kgf =9.8N ) F 凹——凹痕面积(mm 2)。 根据压痕面积和球面之比等于压痕深度和钢球直径之比的几何关系,可知压痕部分的球 面积为:Dh F π=凹 (2) 式中:D ——钢球直径(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,故可将(1)式中h 改换成d 来表示,这可根据图1(b) 中△Oab 的关系求出。 2 222)()(2 1d D h D -=- )(2 1 22d D D h --= (3) 将式(2)和(3)代入式(1)即得:

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);

金属材料硬度实验测定实验报告

( 实验报告) 姓名:____________________ 单位:____________________ 日期:____________________ 编号:YB-BH-053883 金属材料硬度实验测定实验报Experimental report on hardness measurement of metal materials

金属材料硬度实验测定实验报告 金属材料硬度实验测定实验 一、实验目的 (1)了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。 (2)学会正确使用硬度计。 二、实验设备 (1)布氏硬度计 (2)读数放大镜 (3)洛氏硬度计 (4)硬度试块若干 (5)铁碳合金退火试样若干(ф20×10mm的工业纯铁,20,45,60,T8,T12等)。 (6)ф20×10mm的20,45,60,T8,T12钢退火态,正火态,淬火及回火态的试样。 三、实验内容 1、概述 硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压入表面抵抗塑性变形的一种能力,是重

要的力学性能指标之一。与其它力学性能相比,硬度实验简单易行,又无损于工件,因此在工业生产中被广泛应用。常用的硬度试验方法有: 布氏硬度试验――主要用于黑色、有色金属原材料检验,也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。 洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。 维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬度测定,以及较精确的硬度测定。显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。 2、实验内容及方法指导 (1)布氏硬度试验测定。 (2)洛氏硬度试验测定。 (3)试验方法指导。 3、实验注意事项 (1)试样两端要平行,表面要平整,若有油污或氧化皮,可用砂纸打磨,以免影响测定。 (2)圆柱形试样应放在带有“V”形槽的工作台上操作,以防试样滚动。 (3)加载时应细心操作,以免损坏压头。 (4)测完硬度值,卸掉载荷后,必须使压头完全离开试样后再取下试样。 (5)金刚钻压头系贵重物品,资硬而脆,使用时要小心谨慎,严禁与试样或其它物件碰撞。 (6)应根据硬度实验机的使用范围,按规定合理选用不同的载荷和压头,超过使用范围,将不能获得准确的硬度值。

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

最新金属材料硬度对照表

硬度知识 一、硬度简介: 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 1.布氏硬度(HB) 以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 2.洛氏硬度(HR) 当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示: ?HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 ?HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 ?HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 3 维氏硬度(HV) 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,即为维氏硬度HV值(kgf/mm2)。 ############################################################################################# 注: 洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准,称为标尺A、标尺B、标尺C。 洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一,三种标尺的初始压力均为98.07N(合10kgf),最后根据压痕深度计算硬度值。标尺A使用的是球锥菱形压头,然后加压至588.4N(合60kgf);标尺B使用的是直径为1.588mm(1/16英寸)的钢球作为压头,然后加压至980.7N(合100kgf);而标尺C使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头,但加压后的力是1471N(合150kgf)。因此标尺B适用相对较软的材料,而标尺C适用较硬的材料。实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并不一致。本站《硬度对照表》一文对钢的不同硬度值的换算给出了表格,请查阅。 ##############################################################################################

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。

金属材料硬度测试实验

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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

ASTM E10-10 中文版 金属材料布氏硬度的标准试验方法

ASTM E10-10金属材料布氏硬度的标准试验方法本标准按固定的编号E10发布,紧随标记后的数字代表最初实施的年份,在经修订的情况下,代表最新修订本的年份。括号中的数字代表最近一次复审的年份,右上标(ε)表示自上次修订或复审以来所作的编辑上的修改。 本标准业经批准供美国国防部的机构使用。 1.范围 1.1本试验方法适用于通过布氏压痕硬度原理测定金属材料布氏硬度。本标准包括布氏硬度试验机的要求和布氏硬度试验执行程序。 1.2本标准包括以下四个附件的附加信息要求: 布氏硬度试验设备的检定附录A1 布氏硬度标准化设备附录A2 布氏硬度压头的标定附录A3 布氏硬度试验块的标定附录A4 1.3本标准包括布氏硬度试验相关的非强制性的附件信息: 布氏硬度数值表附件X1 确定布氏硬度不确定性程序的举例附录X2 1.4布氏硬度开始提出这个概念之时,力值水平采用千克-力(kgf)作为单位。尽管本标准规定力值采用SI国际体系单位(即牛顿N),但由于历史沿革和方便继续使用kgf单位等原因,本标准还采用kgf单位表示的数值作为参考信息,同时本标准的多数讨论所涉及的力值单位均为kgf单位。 1.5本标准并不涉及与使用本标准有关的所有安全问题,若有任何安全问题。在使用本标准以前,制定适当安全和健康操作规范并确定规定极限值的适用性,是本标准用户的职责。 2.引用文件 2.1ASTM标准 E29试验数据采用有效数字确定符合规范的标准方法 E74对用于验证试验机力值指示的测力仪进行校准的校准方法

E140布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、洛氏表面硬度、努氏硬度和肖氏硬度的材料硬度转换表 E384材料努氏和维氏硬度标准测试方法 2.2美国轴承供应商协会标准 ABMA10-1989金属压球 2.3ISO标准 ISO/IEC17011合格评定认可机构通用要求 ISO/IEC17025校准和试验执行通用要求 3.术语和等式 3.1定义 3.1.1校准—通过与仲裁设备或仲裁标准装置测定的数值相互比较,确定关键参数的数值。 3.1.2检定—进行检查或测试,以确保符合规范要求。 3.1.3标准化—通过检定或校准,使得与已知标准试块一致。 3.1.4布氏硬度试验—采用鉴定试验机施加力值到某一压头(直径为D的硬质合金压球),在规定的条件下,将压头压入材料表面,则该压痕硬度试验称为布氏硬度试验。力值移除之后,测量压痕直径d。 3.1.5布氏硬度数值—正比于与试验力除以凹痕曲面面积的商的数,假定凹痕是球形的,并具有该球的直径。 3.1.6布氏硬度刻度—用于识别用于执行布氏硬度试验的压头直径和施加力值特定组合的某一称号。 3.1.7布氏硬度试验机—普通试验用途用布氏硬度设备。 3.1.8布氏硬度标准化设备—用于布氏硬度试块标准化的布氏硬度设备。标准化设备与常规布氏硬度试验机不同,通常某些参数设置为较紧公差。 3.1.9力值-直径比率—该比率指试验力(单位为kgf)除以压头直径(单位为mm)的比值(见表1)。 3.2等式: 3.2.1布氏硬度数值计算公式如下:

金属材料硬度对照表

布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA,HRB,HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小。因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。 1、钢材的硬度:金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同,●常规表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC较为常用。●HB应用范围较广,HRC适用于表面高硬度材料,如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同,布氏硬度计之测头为钢球,而洛氏硬度计之测头为金刚石。●HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV) 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,即为维氏硬度值(HV)。●HL手提式硬度计,测量方便,利用冲击球头冲击硬度表面后,产生弹跳;利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度,公式:里氏硬度HL=1000×VB(回弹速度)/ VA(冲击速度)。便携式里氏硬度计用里氏(HL)测量后可以转化为:布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)测量硬度值。 2、HB - 布氏硬度;布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为:以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 3、洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示: HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。另外: 1.HRC含意是洛式硬度C标尺, 2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛 3.HRC适用范围HRC 20--67,相当于HB225--650 若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。布式硬度上限值HB650,不能高于此值。 4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥,试验载荷为一确定值,中国标准是150公斤力。布氏硬度计之压头为淬硬钢球(HBS)或硬质合金球(HBW),试验载荷随球直径不同而不同,从3000到31.25公斤力。 5.洛式硬度压痕很小,测量值有局部性,须测数点求平均值,适用成品和薄片,归于无损检测一类。布式硬度压痕较大,测量值准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。 6.洛式硬度的硬度值是一无名数,没有单位。(因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。)布式硬度的硬度值有单位,且和抗拉强度有一定的近似关系。 7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快捷直观,适用于大量生产中。布式硬度需要用显微镜测量压痕直径,然后查表或计算,操作较繁琐。 8.在一定条件下,HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为:1HRC≈1/10HB。硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。 金属材料硬度对照表 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。

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:

金属材料检测报告

金属材料检测报告 抗拉强度(tensilestrength) 试样拉断前承受的最大标称拉应力。 抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临 界值,也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料,它表征材料最大均匀塑性变形的抗力,拉伸试样在承受最大拉应力之前,变形是均匀一致的,但超出之后,金属开始出现缩颈现象,即产生集中变形;对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料,它反映了材料的断裂抗力。符号为RM,单位为MPA。 试样在拉伸过程中,材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着 横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度或者强度极限(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为: σ=Fb/So 式中:Fb--试样拉断时所承受的最大力,N(牛顿);So--试样原始横截面积,mm2。抗拉强度(Rm)指材料在拉断前承受最大应力值。 当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变 形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达最大值。此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈

缩现象,直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。单位:kn/mm2(单位面积承受的公斤力) 抗拉强度:Tensilestrength. 抗拉强度=Eh,其中E为杨氏模量,h为材料厚度 目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定! 屈服强度(yieldstrength) 屈服强度:是金属材料发生屈服现象时的屈服极限,亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限,称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用,将会使零件永久失效,无法恢复。如低碳钢的屈服极限为207MPa,当大于此极限的外力作用之下,零件将会产生永久变形,小于这个的,零件还会恢复原来的样子。 yieldstrength,又称为屈服极限,常用符号δs,是材料屈服的临界应力值。 (1)对于屈服现象明显的材料,屈服强度就是屈服点的应力(屈服值); (2)对于屈服现象不明显的材料,与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值(通常为0.2%的原始标距)时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标,是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生塑性变形,应变增大,使材料失效,不能正常使用。

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

金属硬度标准

金属硬度标准 金属的硬度是指金属材料抵抗硬物压入的能力.常用的硬度指标有: 布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。 金属的强度是指金属在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力。常用的强度指标有:屈服强度、抗拉强度。 硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。对于金属材料的硬度,至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统一而明确的定义。就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言,金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。 由于各种硬度试验方法原理的不同,“硬度”本身是一个不确定的物理量。即:对于同一试样,用不同方法测定的硬度值各不相同。各种硬度反映的是在各自规定的试验条件下(不同的压头和不同的试验力)所表现的材料弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。 PHR系列洛氏硬度计体积小,重量轻,操作简单,使用方便,精度较高,价格低廉,可以快速测试,直接读取硬度值。这是一种面向车间,面向个人,人人可用,随处可用的仪器。这种仪器的出现改变了传统的硬度测试概念,硬度测试不再是麻烦的、耗时的、需要专业人员在实验室里完成的。其简单方便,如同使用千分尺一样。这种仪器的使用,对于金属制品、机械加工行业具有重要意义,各种中小尺寸的金属零件都可以测试,应用范围十分广阔。这种仪器非常适于在生产现场对成批加工的成品或半成品工件做逐件检测。它可用于生产现场、销售现场和材料仓库。 将压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)按图所示,分两个步骤压入试样表面,保持规定时间后,卸除主试验力 F1 ,测量在初试验力 F0 作用下的残余压痕深度 h 。 根据 h 值及与标尺有关的常数 N 和 s ,用公式( 1 )计算洛氏硬度值: 洛氏硬度HR ………………( 1 ) 对于标尺A、C、D,N=100,s=0.002;对于标尺B、E、F、G、H、K,N=130,s=0.002;对于标尺N、T,N=100,s=0.001。 每一洛氏硬度单位对应的压痕深度,洛氏硬度为0.002mm,表面洛氏硬度为 0.001mm。压痕越浅,硬度越高。 1—在初始试验力 F0 下的压入深度; 2—在总试验力 F0+F1 下的压入深度;3—去除主试验力 F1 后的弹性回复深度; 4—残余压入深度 h ; 5—试样表面; 6—测量基准面; 7—压头位置。 主要技术规格 硬度标尺: 洛氏—A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 、 H 、 K 表面洛氏—15N 、 30N 、 45N 、 15T 、 30T 、 45T 加力方式: 直接加力 试验力: 洛氏—初试验力 10kg ,总试验力 60kg 、 100kg 、 150kg 表面洛氏—初试验力 3kg ,总试验力 15kg 、 30kg 、 45kg

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