实验二硬度试验 实验目的 掌握金属布氏、洛氏、维氏硬度的试验原理和测定方法 2、了解各种硬度试验方法的特点、应用范用及选用原则。 3、学会正确使用各种硬度计。 二、实验内容 1、测定黄铜、工业铝、低碳钢、中碳铜、高碳钢等材料的布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRB) 及维氏硬度(HV),绘制HB-HRB和HB-HV曲线，比较它们之间的关系。 2、测定淬火回火钢的HRC,刀的HRA 三、实验设备及材料 、 硬度计： 布氏、洛氏、维氏硬度计各一台 2、读数放大镜：最小分度值为0.01mm两只。 3、标准硬度块：不同硬度试验方法的二等标准硬度块各一块。 4、实验材料：黄铜、工业铝、低碳钢、中碳钢、高碳钢、锉刀、淬火回火钢等。 四、实验原理 金属硬度试验是一种较为迅速而经济的力学性能试验方法，在生产及科研中应用非常广泛。 硬度试验方法的种类很多，最常用的为压入法，其中包括布氏法、洛氏法、维氏法等。 (一)金属布氏硬度诚脸方法 图21为布氏硬度原理图，用一定直径D(单 位为mm)的硬质合金球，施以相应的试验力F(单 位为kg或N)压入试样表面，经规定保持时间t(单 位为s)后卸除试验力，试样表面将残留压痕，测量 压痕平均直径d(单位为mm),求得压痕球形表面 积A(mm)。布氏硬度值(HB)就是试验力F除 以压痕球形表面积A所得的商。其计算公式如下 图2-1布氏硬度的原理 a.当试验力F的单位为kgf时 B-5 D(D-D- b.当试验力F的单位为N时 ★通常布氏硬度值不标出单位。 布氏硬度的符号用HBW表示。符号HBW之前书写硬度值，符号后面按下列顺序用数值 表示试验条件：球体直径/试验力（以kg)/试验力保持时间(10~15s不标注）。例如， 500HBWw5750即表示用直径为5mm的硬质合金球在75 5Okgf(7355N)试验力作用下，保持 10~15s测得的布氏硬度值为500 ℃.对于材料相同而厚薄不同的工件，为了测得相同的布氏硬度值，在选配压头直径D及 试验力F时，应保证得到儿何相似的压痕（即压痕的压入角·保持不变），为此，应使： 6
²6² 实验二 硬度试验 一、实验目的 1、掌握金属布氏、洛氏、维氏硬度的试验原理和测定方法。 2、了解各种硬度试验方法的特点、应用范围及选用原则。 3、学会正确使用各种硬度计。 二、实验内容 1、测定黄铜、工业铝、低碳钢、中碳钢、高碳钢等材料的布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRB） 及维氏硬度（HV），绘制 HB-HRB 和 HB-HV 曲线，比较它们之间的关系。 2、测定淬火回火钢的 HRC，锉刀的 HRA。 三、实验设备及材料 1、硬度计：布氏、洛氏、维氏硬度计各一台。 2、读数放大镜：最小分度值为 0.01mm 两只。 3、标准硬度块：不同硬度试验方法的二等标准硬度块各一块。 4、实验材料：黄铜、工业铝、低碳钢、中碳钢、高碳钢、锉刀、淬火回火钢等。 四、实验原理 金属硬度试验是一种较为迅速而经济的力学性能试验方法，在生产及科研中应用非常广泛。 硬度试验方法的种类很多，最常用的为压入法，其中包括布氏法、洛氏法、维氏法等。 (一) 金属布氏硬度试验方法 图 2-1 为布氏硬度原理图，用一定直径 D（单 位为 mm）的硬质合金球，施以相应的试验力 F（单 位为 kgf 或 N）压入试样表面，经规定保持时间（单t 位为 s）后卸除试验力，试样表面将残留压痕，测量 压痕平均直径 d（单位为 mm），求得压痕球形表面 积 A（mm 2）。布氏硬度值（HB）就是试验力 F 除 以压痕球形表面积 A 所得的商。其计算公式如下： 图 2-1 布氏硬度的原理 a. 当试验力 F 的单位为 kgf 时 2 2 F F2 HB A πD D D d b. 当试验力 F 的单位为 N 时 2 2 0 102 0 204 . F . F HB A πD D D d ★通常布氏硬度值不标出单位。 布氏硬度的符号用 HBW 表示。符号 HBW 之前书写硬度值，符号后面按下列顺序用数值 表示试验条件：球体直径/试验力（以 kgf）/试验力保持时间（10～15s 不标注）。例如， 500HBW5/750 即表示用直径为 5mm 的硬质合金球在 750kgf（7.355kN）试验力作用下，保持 10～15s 测得的布氏硬度值为 500。 c. 对于材料相同而厚薄不同的工件，为了测得相同的布氏硬度值，在选配压头直径 D 及 试验力 F 时，应保证得到几何相似的压痕（即压痕的压入角 φ 保持不变），为此，应使：
是 =常数 F d.对于软硬不同的材料，为了测得统一的、可资比较的硬度值，应选用不同的℉心的 比值，以便将压入角p限制在28°一74的范围内，与此对应的压痕直径d在024~0.6)D之间。 为保证试验后压痕直径在(0.24~0.6)D范围内，并要求压痕深度h小于试样厚度δ的 八分之一，在试验时应根据试验材料的硬度与厚度选择试验条件，即压头直径D、FD的比 值与试验力F以及试验力保持时间： 小压头直径D的选择 球体直径D规定有四种：10、5、2.5和1mm。主要根据试样厚度来选择，试样厚度至少 应为压痕深度的8倍。表2-1列出压痕平均直径()与试样最小厚度（δ）的关系。在试 样厚度允许的条件下，应尽可能选用较大直径的球体作压头，从而得到能够真实反映出金屈 平均硬度的较大压痕。 表2-1压痕平均直径(d)与试样最小厚度(6mm)关系表 (单位：mm) 压痕平均直径 试样最小厚度ǒ D=I D=2.5 D=5 D=10 0.08 03 0.18 0.29 4s5s0 23456 139 194 204 24 1.17 1.38 2.8 3.0 阳 1.60 3.2 2.10 7
²7² 1 2 2 2 2 1 2 F F F D D D 常数 d．对于软硬不同的材料，为了测得统一的、可资比较的硬度值，应选用不同的 F/D2 的 比值，以便将压入角 φ 限制在 28˚～74˚的范围内，与此对应的压痕直径 d 在(0.24～0.6)D 之间。 为保证试验后压痕直径在（0.24～0.6）D 范围内，并要求压痕深度 h 小于试样厚度δ 的 八分之一，在试验时应根据试验材料的硬度与厚度选择试验条件，即压头直径 D、F/D2 的比 值与试验力 F 以及试验力保持时间 t。 1、压头直径 D 的选择 球体直径 D 规定有四种：10、5、2.5 和 1mm。主要根据试样厚度来选择，试样厚度至少 应为压痕深度的 8 倍。表 2-1 列出压痕平均直径（d）与试样最小厚度（δ min）的关系。在试 样厚度允许的条件下，应尽可能选用较大直径的球体作压头，从而得到能够真实反映出金属 平均硬度的较大压痕。 表 2-1 压痕平均直径（d）与试样最小厚度（δmin）关系表 （单位：mm） 压痕平均直径 d 试 样 最 小 厚 度 δ min D=1 D=2.5 D=5 D=10 0.2 0.08 0.3 0.18 0.4 0.33 0.5 0.54 0.6 0.80 0.29 0.7 0.40 0.8 0.53 0.9 0.67 1.0 0.83 1.1 1.02 1.2 1.23 0.58 1.3 1.46 0.69 1.4 1.72 0.80 1.5 2.00 0.92 1.6 1.05 1.7 1.19 1.8 1.34 1.9 1.50 2.0 1.67 2.2 2.04 2.4 2.46 1.17 2.6 2.92 1.38 2.8 3.43 1.60 3.0 4.00 1.84 3.2 2.10
续表2-1 压痕平均直径 试样最小厚度百 D=1 D=2.5 D=5 D=10 3.4 238 3.6 38 3.00 4 42 4 4.8 g 5.4 56 6.86 742 6.0 800 2、F/D2比值及试验力F的选择 F/D比值规定有6种：30,15,10,5,2.5和1。主要根据试样的材料及其硬度范围 按照表2-2来选择。 表2-2 布氏硬度试验F/D比值的选择 材料 布氏硬度范围 F/D2 材料 布氏硬度范围 F/D 铜、镍合金、钛合金 30 35 35 <140 轻金属及合金 5、10.15 铸铁 ≥140 30 10、15 <35 铜及铜合金 35200 铅、锡 >200 10 当球体直径D及FD比值确定后，试验力F也就随之被确定了。 3、试验力保持时间t的选择 试验力保持时间如无特殊要求，均为10一15s。 几点说明：①试样表面应光滑平坦 表面粗糙度参数R,≤1.6um ②任一压痕中心距试样边缘的距离至少为压痕平均直径的2.5倍。两相邻压 痕中心间距离至少为压浪平均直径的3倍。 ③应在两相互垂直方向测量压痕直径，用两个读数的平均值计算或查表求得 布氏硬度。 ④布氏硬度结果保留三位有效数字 8
²8² 续表 2-1 压痕平均直径 d 试 样 最 小 厚 度 δ min D=1 D=2.5 D=5 D=10 3.4 2.38 3.6 2.68 3.8 3.00 4.0 3.34 4.2 3.70 4.4 4.08 4.6 4.48 4.8 4.91 5.0 5.36 5.2 5.83 5.4 6.33 5.6 6.86 5.8 7.42 6.0 8.00 2、F/D2比值及试验力 F 的选择 F/D2 比值规定有 6 种：30，15，10，5，2.5 和 1。主要根据试样的材料及其硬度范围， 按照表 2-2 来选择。 表 2-2 布氏硬度试验 F/D2 比值的选择 材料 布氏硬度范围 F/D2 材料 布氏硬度范围 F/D2 钢、镍合金、钛合金 30 轻金属及合金 ＜35 35～80 ＞80 2.5 5、10、15 10、15 铸铁 ＜140 ≥140 10 30 铜及铜合金 ＜35 35～200 ＞200 5 10 30 铅、锡 1 当球体直径 D 及 F/D2 比值确定后，试验力 F 也就随之被确定了。 3、试验力保持时间 t 的选择 试验力保持时间如无特殊要求，均为 10～15s。 几点说明：① 试样表面应光滑平坦，表面粗糙度参数 Ra≤1.6µm。 ② 任一压痕中心距试样边缘的距离至少为压痕平均直径的 2.5 倍。两相邻压 痕中心间距离至少为压痕平均直径的 3 倍。 ③ 应在两相互垂直方向测量压痕直径，用两个读数的平均值计算或查表求得 布氏硬度。 ④ 布氏硬度结果保留三位有效数字