硬度測(cè)量試驗(yàn)報(bào)告

1、硬度測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解常用硬度測(cè)量原理及方法；2. 了解布氏和洛氏硬度的測(cè)量范圍及其測(cè)量步驟和方法；二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備洛氏硬度計(jì)、布洛維硬度計(jì)、軸承、試塊三、實(shí)驗(yàn)原理1. 硬度是表示材料性能的指標(biāo)之一，通常指的是一種材料抵抗另一較硬的具有 一定形狀和尺寸的物體（金剛石壓頭或鋼球）壓入其表面的阻力。由于硬度試 驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，又無損于零件，因此在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用十分廣泛。常用的硬度 試驗(yàn)方法有：洛氏硬度計(jì)，主要用于金屬材料熱處理后的產(chǎn)品性能檢驗(yàn)。布氏 硬度計(jì)，應(yīng)用于黑色、有色金屬材料檢驗(yàn)，也可測(cè)一般退火、正火后試件的硬 度。2. 洛氏硬度洛氏硬度測(cè)量法是最常用的硬度試驗(yàn)方法之一。它是用壓頭

2、（金剛石圓錐或淬火鋼球）在載荷（包括預(yù)載荷和主載荷）作用下，壓入材料的塑性變形濃度來表示 的。通常壓入材料的深度越大，材料越軟；壓入的濃度越小，材料越硬。下圖 表示了洛氏硬度的測(cè)量原理。圖：未加載荷，壓頭未接觸試件時(shí)的位置 2-1 :壓頭在預(yù)載荷 P0(98.1N)作用下壓入試件深度為 hO時(shí)的位置。hO包括預(yù) 載所相起的彈形變形和塑性變形。2-2 :加主載荷P1后，壓頭在總載荷 P= P0+ P1的作用下壓入試件的位置。2-3 :去除主載荷P1后但仍保留預(yù)載荷 P0時(shí)壓頭的位置，壓頭壓入試樣的深度 為hl。由于P1所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了h,此時(shí)壓頭受主載荷作用實(shí)際壓入的濃

3、度為h= hi- hO。實(shí)際代表主載P1造成的塑性變形深度。h值越大，說明試件越軟，h值越小，說明試件越硬。為了適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值 越大硬度越高的概念，人為規(guī)定，用一常數(shù)K減去壓痕深度h的數(shù)值來表示硬度的高低。并規(guī)定0.002mm為一個(gè)洛氏硬度單位，用符號(hào) HR表示，則洛氏硬度 值為：3. 布氏硬度布氏硬度的測(cè)定原理是用一定大小的試驗(yàn)力F(N)把直徑為D(mm的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測(cè)金屬的表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用讀數(shù)顯微 鏡測(cè)出壓痕平均直徑d(mm),然后按公式求出布氏硬度 HB值，或者根據(jù)d從已 備好的布氏硬度表中查出 HB值。測(cè)量范圍為8650HBW由于金屬材料有硬有軟，被

4、測(cè)工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn) 的試驗(yàn)力F和壓頭直徑D,就會(huì)出現(xiàn)對(duì)某些工件和材料的不適應(yīng)的現(xiàn)象。因此， 在生產(chǎn)中進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，要求能使用不同大小的試驗(yàn)力和壓頭直徑，對(duì) 于同一種材料采用不同的 F和D進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，能否得到同一的布氏硬度值，關(guān)鍵在于壓痕幾何形狀的相似，即可建立F和D的某種選配關(guān)系，以保證布氏硬度的不變性。 特點(diǎn)：一般來說，布氏硬度值越小，材料越軟，其壓痕直徑越大; 反之，布氏硬度值越 大，材料越硬，其壓痕直徑越小。布氏硬度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是 具有較高的測(cè)量精度，壓痕面積大，能在較大范圍內(nèi)反映材料的平均硬度，測(cè) 得的硬度值也較準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測(cè)量滾動(dòng)

5、軸承表面洛氏硬度值使用洛氏硬度計(jì)對(duì)軸承外圈進(jìn)行硬度測(cè)定，記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù):加載力（kgf）=1471 N硬度值測(cè)定平均值測(cè)量次數(shù)第一次第二次第三次HRC61.961.262.661.92.測(cè)量試塊表面布氏硬度值在布洛維硬度計(jì)上，使檔位調(diào)至布氏硬度測(cè)定檔，試塊進(jìn)行表面硬度測(cè)定，記錄相關(guān)測(cè)定數(shù)據(jù):加載力（kgf）=980 N凹痕直徑（mm）平均值（mn）測(cè)定次數(shù)第一次第二次第三次X方向254.9251.2250.1252.1Y方向256.3244.6250.5250.5HB(D=2.5 mm ; d= 讀數(shù)差X 0.004)兀 D(D-jD2-d2)五、思考題1.測(cè)量硬度前為什么要進(jìn)行打磨？答：測(cè)

6、試樣品與工作臺(tái)的接觸面不平。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 230.1-2004，洛氏硬 度值= 100-h/0.002，式中h為洛氏硬度計(jì)壓頭壓入樣品的深度， 也就是說每0.002 毫米或2微米代表1HRC硬度單位，因此被測(cè)試樣品與工作臺(tái)接觸面的平整度將 對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生極大的影響。當(dāng)試樣底面不平時(shí)，載荷完全施加時(shí)只要試樣因 為不平整而導(dǎo)致輕微的偏轉(zhuǎn)，就可能使壓頭多向下移動(dòng)幾個(gè)微米，測(cè)試結(jié)果就 可能引起1-5HRC的誤差，甚至更大。因此，測(cè)試前被測(cè)樣品的底面必須用機(jī)械 加工(如磨床)或手工方法(如砂紙打磨)磨平，以減小測(cè)試誤差。2. HRC HB和HV的試驗(yàn)原理有何異同？答: 1.布氏硬度(HB)以一

7、定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm) 的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。2.洛氏硬度(HR)當(dāng)HB>450或者試樣過小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同,分三種不同的標(biāo)度來表示：HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如硬質(zhì)合金等）。HRB :是采用100kg載荷和

8、直徑 1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。HRC是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火鋼等）。3維氏硬度（HV）以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石 方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏 硬度 HV值（kgf/mm2）。3. HRC HB和HV各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？各自適用范圍是什么？舉例說明HRC HB和HV適用于哪些材料及工藝？答：布氏硬度（HB）適用于退火正火鋼，壓痕大，適用于硬度不均勻材料，不適用于薄料。硬度值應(yīng)在有效測(cè)量范圍內(nèi)（HRC為20-70 ）為有效；布氏硬度計(jì)多用于原材料和半成品的檢測(cè)，由于壓痕較大一般不用于成品檢測(cè)。一般HBS只適用于450N/ mrf（MPa）