




已閱讀5頁(yè),還剩1頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
實(shí)驗(yàn)2 金屬材料硬度測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握金屬布氏、洛氏、維氏硬度的試驗(yàn)原理和測(cè)定方法。2. 了解各種硬度試驗(yàn)方法的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及選用原則。3. 學(xué)會(huì)正確使用各種硬度計(jì)。 二、實(shí)驗(yàn)原理硬度是材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)之一,而硬度試驗(yàn)則是判斷金屬材料或零件質(zhì)量的重要手段。由于金屬的硬度與其他機(jī)械性能有相互對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此,大多數(shù)金屬材料可以通過測(cè)定硬度近似地推算出其他機(jī)械性能,如強(qiáng)度、疲勞、蠕變和磨損等。金屬硬度試驗(yàn)是一種較為迅速而經(jīng)濟(jì)的力學(xué)性能試驗(yàn)方法,在生產(chǎn)及科研中應(yīng)用非常廣泛。硬度試驗(yàn)方法有很多,最常用的有:布什法、洛氏法、維氏法和顯微維氏法。1. 金屬材料布氏硬度布什硬度試驗(yàn)是將直徑為D(mm)的硬質(zhì)鋼球,以相應(yīng)的試驗(yàn)力F(kgf)壓入被測(cè)金屬表面(如圖所示)經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間t(s)后卸除外力,測(cè)量試樣表面的球形壓痕直徑d(mm),求壓痕表面積A(mm2)。將單位壓痕面積承受的平均壓力(F/A)定義為布什硬度,其符號(hào)用HB表示。F圖2-1 布氏硬度試驗(yàn)原理圖(a)鋼球壓入試樣表面 (b)卸去載體后測(cè)定壓痕直徑(a)(b)其計(jì)算公式如下: (2-1)式中 h壓痕凹陷的深度,mm;Dh為壓痕的表面積,mm2布氏硬度的單位為kgf/mm2,但一般不標(biāo)注單位。如載荷的單位用牛頓(N), 則布氏硬度的單位變?yōu)镸Pa,上式的右端應(yīng)乘以0.102。式中的d是變數(shù),故只需測(cè)出壓痕直徑d,根據(jù)D和F值就可以計(jì)算出HB值。在實(shí)際測(cè)量時(shí),可由壓痕直徑d直徑查表得到HB值。壓痕直徑是用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量的,其使用方法參照?qǐng)D2-2。.在讀數(shù)顯微鏡的測(cè)微目鏡組中裝有兩塊上下分劃板,上分劃板刻有08毫米長(zhǎng)的標(biāo)尺,標(biāo)尺每格的格值為1毫米(見圖2-2a)。下分劃板裝在上分劃板的下面,其上刻有一條長(zhǎng)刻線,并和上分劃板的標(biāo)尺相垂直(見圖2-2a)。當(dāng)旋動(dòng)讀數(shù)指示套時(shí),下分劃板可左右移動(dòng),而上分劃板則固定不動(dòng)。讀數(shù)指示套由0100劃分了100個(gè)小格,每一小格的單位是0.01毫米(見圖2-2b)。 使用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量壓痕直徑時(shí),將儀器置于被測(cè)試樣上,并使讀數(shù)顯微鏡的入光孔朝向光線,被測(cè)試樣用自然光或燈光照射,然后調(diào)節(jié)目鏡焦距,使視場(chǎng)中同時(shí)看清分劃板和物象。進(jìn)行測(cè)量時(shí),先旋動(dòng)讀數(shù)指示套,使刻有長(zhǎng)絲的下分劃板移動(dòng),同時(shí)稍微移動(dòng)讀數(shù)顯微鏡,使豎直長(zhǎng)絲與被測(cè)壓痕的一邊相切,得一讀數(shù),然后再旋動(dòng)讀數(shù)指示套,使豎直長(zhǎng)絲與被測(cè)壓痕的另一邊相切,又得一讀數(shù),二者之差即為被測(cè)壓痕的直徑。圖2-2 讀數(shù)顯微鏡測(cè)量示意圖(a)測(cè)量示例(b)讀數(shù)顯示套布氏硬度值的表示方法,一般記為“數(shù)字+硬度符號(hào)(HBW)+數(shù)字/數(shù)字/數(shù)字”的形式,符號(hào)前面的數(shù)字為硬度值,符號(hào)后面的數(shù)字依次表示鋼球直徑、載荷大小及載荷保持時(shí)間等試驗(yàn)條件。例如,當(dāng)用5mm鋼球,在3000kgf載荷作用下保持 30 s時(shí)測(cè)得的硬度值為600,則記為600HBW10/3000/30。當(dāng)保持時(shí)間為1015s時(shí)可不標(biāo)注。球體直徑D規(guī)定有四種:10、5、2.5和1mm。主要根據(jù)試樣厚度來(lái)選擇,試樣厚度至少應(yīng)為壓痕深度的8倍。在試樣厚度允許的條件下,應(yīng)盡可能選用較大直徑的球體作壓頭,從而得到能夠真實(shí)反映出金屬平均硬度的較大壓痕。 布氏硬度試驗(yàn)的基本條件是載荷P和壓球直徑D必須事先確定,只有這樣所得的數(shù)據(jù)才能進(jìn)行相互比較。對(duì)于材料相同而厚薄不同的工件,為了測(cè)得相同的布氏硬度值,在選配壓頭直徑D及試驗(yàn)力F時(shí),應(yīng)保證得到幾何相似的壓痕(即壓痕的壓入角保持不變)。從圖2-2中可看出,和d的關(guān)系代入(2-1)式后得: (2-3)由公式(2-2)可知要保證同一材料得到相同的硬度值,必須使F/D2為常數(shù)。這樣對(duì)于不同材料來(lái)講,得到的硬度值也可以進(jìn)行比較。對(duì)于軟硬不同的材料,為了測(cè)得統(tǒng)一的、可資比較的硬度值,應(yīng)選用不同的F/D2的比值,以便將壓入角限制在2874的范圍內(nèi),與此對(duì)應(yīng)的壓痕直徑d在(0.240.6)D之間。圖2-2 壓痕相似原理生產(chǎn)上常用的F/D2值規(guī)定有30、15、10、5、2.5和1 共六種,根據(jù)材料種類不同和布氏硬度的范圍而分別采用,如表2-1 所示當(dāng)球體直徑D及F/D2比值確定后,試驗(yàn)力F也就隨之被確定了。 表2-1 布氏硬度試驗(yàn)F/D2值的選擇材料布什硬度F/D2鋼、鎳合金、鈦合金30鑄鐵14014010 30銅及銅合金35 35200 2005 10 30輕金屬及其合金35 3580 802.5 5、10、15 10、15鉛、錫1布什硬度試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)是采用較大直徑的壓頭和壓力,因而壓痕面積大, 能反映出較大體積范圍內(nèi)材料各組成相的綜合平均性能,而不受個(gè)別相和微區(qū)不均勻性的影響。缺點(diǎn)壓痕大,不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。不適合直接在零件上測(cè)試,壓痕直徑的測(cè)量比較麻煩。所以布什硬度試驗(yàn)主要用于黑色、有色金屬原材料檢驗(yàn),也可用于退火、正火鋼零件的硬度測(cè)定。2. 金屬洛氏硬度洛氏硬度是以一定的壓力將壓頭壓入試樣表面,以殘留于表面的壓痕深度來(lái)表示材料的硬度。壓頭分為兩類:(1)圓錐角=120、頂部曲率半徑為0.2mm的金剛石圓錐體,適于測(cè)定淬 火鋼材等較硬的材料;(2)直徑為1.588mm和3.175mm的鋼球,適于測(cè)定退火鋼、有色金屬等較軟材料的硬度。圖2-4洛氏硬度試驗(yàn)原理圖圖2-3中00為金剛石壓頭沒有和試樣接觸時(shí)的位置,先對(duì)試樣加上規(guī)定的初試驗(yàn)力F0,這樣壓頭到達(dá)11位置,壓痕深度ab=h0點(diǎn),隨后再加上主試驗(yàn)力F1,壓頭到達(dá)22位置,壓痕深度ac=h1,金屬在F1作用下產(chǎn)生總變形h1中包括彈性變形與塑性變形。當(dāng)將F1卸除后,總變形中的彈性變形恢復(fù),使壓頭回升一段距離到達(dá)33位置,壓痕深度ad=h2,于是得到金屬在F0作用下的殘余壓痕深度增量bd=e(其值0.002mm為單位表示),e也就是壓頭受主試驗(yàn)力F1作用實(shí)際壓入的深度。e值越大表明金屬洛氏硬度越低;反之,則表明硬度越高。為了照顧習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念,故用一個(gè)常數(shù)k減去e來(lái)表示洛氏硬度值,并規(guī)定每0.002mm為一個(gè)硬度單位,用符號(hào)HR表示,即 (2-3)當(dāng)使用金剛石圓錐體壓頭時(shí),常數(shù)k為100;當(dāng)使用淬火鋼球壓頭時(shí),常數(shù)k定為130。 實(shí)際測(cè)定洛氏硬度時(shí),由于在硬度計(jì)的壓頭上方裝有百分表,可直接測(cè)出壓痕深度,并按上式換算出相應(yīng)的硬度值。因此,在試驗(yàn)過程中金屬的洛氏硬度值可直接讀出。 為了測(cè)定不同軟硬材料的硬度,長(zhǎng)采用不同的壓頭和總試驗(yàn)力組合成幾種不同的洛氏硬度標(biāo)尺。每一種標(biāo)尺用一個(gè)字母在洛氏硬度符號(hào)HR后注明,有9種之多,常用的是HRA、HRB和HRC。其實(shí)驗(yàn)規(guī)范及應(yīng)用見表2-2表2-2 各種洛氏硬度的試驗(yàn)規(guī)范及應(yīng)用硬度符號(hào)壓頭類型初始試驗(yàn)力/kgf主試驗(yàn)力/kgf總試驗(yàn)力/kgf測(cè)量硬度范圍應(yīng)用實(shí)例HRA金剛石圓錐1050602088高硬度的薄件、表面薄層硬化鋼、硬質(zhì)合金等HRB1.588mm淬火鋼球9010020100銅合金、鋁合金、退火鋼、可鍛鑄鐵等HRC金剛石圓錐1401502070淬火及回火鋼、高硬度鑄鐵等HRD金剛石圓錐901004077薄鋼板、中等表面硬化鋼、珠光體可鍛鑄鐵等HRE3.175mm淬火鋼球9010070100灰鑄鐵、鋁合金、鎂合金、軸承合金HRF1.588mm淬火鋼球506060100退火銅合金、軟質(zhì)薄鋼板HRG1.588mm淬火鋼球1401503094可鍛鑄鐵、銅鎳合金、銅鎳鋅合金HRH3.175mm淬火鋼球506080100鋁、鉛、鋅HRK3.175mm淬火鋼承合金、較軟金屬、薄材3. 金屬維氏硬度及顯微維氏硬度維氏硬度的測(cè)定原理和布氏硬度相同,也是根據(jù)單位壓痕單位面積上承受的載荷來(lái)計(jì)算硬度值。 所不同的是維氏硬度采用錐面夾角為136的四方金鋼石角錐體壓頭,這樣當(dāng)載荷改變時(shí)壓入角不變,因此載荷可以任意選擇,這是維氏硬度試驗(yàn)最主要的特點(diǎn),也是最大的優(yōu)點(diǎn)。其試驗(yàn)原理如圖2-4所示。壓頭在試驗(yàn)力F(單位為kgf或N)作用下,將試樣表面壓出一個(gè)四方錐形的壓痕,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后,卸除試驗(yàn)力,測(cè)量出壓痕對(duì)角線平均長(zhǎng)度dd=(d1+d2)/2,用以計(jì)算壓痕的表面積。維氏硬度值(HV)就是試驗(yàn)力F除以壓痕表面積A所得的商值: (2-4)當(dāng)F單位為kgf,d單位為mm時(shí),維氏硬度的單位為kgf/mm2,但一般不標(biāo)注單位。如載荷的單位用牛頓(N), 則維氏硬度的單位變?yōu)镸Pa,上式的右端應(yīng)乘以0.102。F圖2-5維氏硬度試驗(yàn)原理圖維氏硬度的表示方法同布氏硬度,如640HV30/20,前面的數(shù)字為硬度值,后面的數(shù)字依次為所加載荷(kgf)和保持時(shí)間。維氏硬度試驗(yàn)時(shí),所加的載荷是50N,100N,200N,300N,500N,1000N等六種。當(dāng)載荷一定時(shí),即可根據(jù)d值,算出維氏硬度表。實(shí)際測(cè)量時(shí),可由壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d直徑查表得到硬度值。顯微硬度試驗(yàn)一般是指測(cè)試載荷小于2N的硬度試驗(yàn)。金屬的顯微維氏硬度試驗(yàn)原理與宏觀維氏硬度試驗(yàn)法完全相同。顯微維氏硬度法所得到的壓痕對(duì)角線也只有幾微米至幾十微米。因此適合測(cè)微小區(qū)域的硬度值,是研究金屬微觀組織性能的重要手段,常用來(lái)測(cè)定金屬中不同的相、表面硬化層、滲層、鍍層等顯微硬度。金屬顯微維氏硬度的符號(hào)、硬度值的計(jì)算公式和表示方法與宏觀維氏硬度試驗(yàn)法完全相同。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1. 硬度計(jì):布什、洛氏、維氏硬度計(jì)2.實(shí)驗(yàn)材料:T12、20鋼或灰鑄鐵、滲氮件等。 四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟 1. 了解各種硬度計(jì)的構(gòu)造原理,學(xué)習(xí)操作規(guī)程及安全注意事項(xiàng),掌握操作方法。2. 對(duì)各種試樣選擇合適的硬度試
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 眼科護(hù)理品管圈提升實(shí)踐
- EAU前列腺癌指南更新解讀2025
- 智慧港口AI大模型頂層設(shè)計(jì)方案
- 中央空調(diào)系統(tǒng)操作員專業(yè)知識(shí)考試題庫(kù)(含各題型)
- 傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)李世銀習(xí)題答案
- 銷售統(tǒng)計(jì)試題及答案
- 河南省南陽(yáng)市六校聯(lián)考2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期第二次聯(lián)考英語(yǔ)試題含答案
- 2025年山西省呂梁市部分學(xué)校中考模擬語(yǔ)文試題(含答案)
- 歷史●全國(guó)甲卷丨2024年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試歷史試卷及答案
- 2025設(shè)備租賃合同書范本(合同版本)
- (高清版)DG∕TJ 08-2165-2015 建設(shè)項(xiàng)目交通影響評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
- 視頻制作拍攝服務(wù)方案投標(biāo)文件(技術(shù)方案)
- 2025屆高三下學(xué)期高考物理模擬試題(二模)含答案
- 移動(dòng)式冷庫(kù)租賃合同協(xié)議
- 視頻編輯考試題及答案
- 山東詠坤新材料科技有限公司年產(chǎn)4000噸鋰鈉電池負(fù)極材料生產(chǎn)項(xiàng)目報(bào)告書
- 2025年山東濟(jì)南先行投資集團(tuán)有限責(zé)任公司招聘筆試參考題庫(kù)附帶答案詳解
- 2025-2030中國(guó)氧化鎵行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)與前景展望戰(zhàn)略研究報(bào)告
- 2025年新興產(chǎn)業(yè)投資熱點(diǎn)試題及答案
- UPS電源項(xiàng)目總結(jié)分析報(bào)告
- DB11-T 1315-2025 北京市綠色建筑工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論