華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

1、材料概論實(shí)驗(yàn)宋 鸝 王以群 候鳳珍汪濟(jì)奎 章圣苗 趙祖欣實(shí)驗(yàn)?zāi)夸洸牧系牧W(xué)性能測試材料的熱學(xué)性能測試材料的光學(xué)性能測試材料的電學(xué)性能測試金屬材料的性能測試材料的力學(xué)性能測試材料（塑料）拉伸強(qiáng)度測定材料（塑料）壓縮強(qiáng)度測定 材料彎曲強(qiáng)度測定材料沖擊性能測定3.材料彎曲強(qiáng)度測定（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┝私獠牧峡箯潖?qiáng)度測定原理，并掌握其測定方法分析影響測試結(jié)果的主要因素分析影響材料抗彎強(qiáng)度的主要因素材料力學(xué)性能的測試3.材料彎曲強(qiáng)度測定（實(shí)驗(yàn)原理）材料的機(jī)械強(qiáng)度指材料在斷裂時所能承受的最大的應(yīng)力值材料的抗彎強(qiáng)度可采用三點(diǎn)式或四點(diǎn)式方法測定（見圖a,b） 材料力學(xué)性能的測試3.材料彎曲強(qiáng)度測定（實(shí)驗(yàn)儀器）萬能材料

2、試驗(yàn)機(jī)材料力學(xué)性能的測試3.材料彎曲強(qiáng)度測定（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備）棒狀試樣長度須比支承邊距長出12.7mm，可以是直徑任意（不小于4.8mm），長與直徑之比大于101的圓棒，也可以是寬/厚比為21101，最小寬度不小于9.5mm的矩形條棒狀試樣可通過挑料拉制或塊料切割、研磨的方法制得材料力學(xué)性能的測試3.材料彎曲強(qiáng)度測定（實(shí)驗(yàn)步驟）小心把試樣放在試樣夾具中，并保證安放位置正直。試樣夾具支承邊的間隔為200mm，與負(fù)載邊的中心位置相隔100mm試樣上初始負(fù)載產(chǎn)生的最大應(yīng)力不應(yīng)大于斷裂強(qiáng)度的25%加載速度確定。對于退火玻璃，其加載速度應(yīng)與最大應(yīng)力的增加速度相適應(yīng)（1.10.2Mpa/s）。對于鋼化或微晶玻璃

3、，每分鐘最大應(yīng)力的增量應(yīng)為斷裂強(qiáng)度的80120%。可先用20%的試樣，估算其斷裂強(qiáng)度，計(jì)算出加荷速度，并按此測定，然后取這批試樣的平均值來校正估算值為了防止碎片飛濺，可用塑料或其它膠布覆蓋在試樣的加壓面上開動試驗(yàn)機(jī)，以一恒定速度對試樣加載，直至試樣斷裂觀察斷裂點(diǎn)的位置，注意是在邊部還是在原壓力點(diǎn)的表面上 材料力學(xué)性能的測試3.材料彎曲強(qiáng)度測定（數(shù)據(jù)處理）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果計(jì)算：矩形斷面試樣抗彎強(qiáng)度和最大應(yīng)力增加速度：S = 3La/bd2；R = (3a/bd2).(L/t)橢圓斷面試樣抗彎強(qiáng)度和最大應(yīng)力增加速度：S = 5.09La/bd2 ；R = (5.09a/bd2).(L/t) 試樣

4、編號試樣尺寸力矩臂a (mm)斷裂負(fù)荷L (MPa)載荷時間t (s)負(fù)荷增加速度L/t(Mpa.s-1)抗彎強(qiáng)度S (MPa)寬度b (mm)厚度d (mm)材料力學(xué)性能的測試3.材料彎曲強(qiáng)度測定（注意事項(xiàng)）為了消除試樣邊緣破損對測試結(jié)果的影響，矩形試樣邊緣適當(dāng)?shù)菇?，倒角半徑越小越好試樣棒最好?0根以上 試樣須經(jīng)過良好的退火，以消除玻璃中的殘余應(yīng)力試樣須經(jīng)過嚴(yán)格的檢查，保證沒有各類缺陷材料力學(xué)性能的測試3.材料彎曲強(qiáng)度測定（預(yù)習(xí)題目）確定玻璃的抗彎強(qiáng)度應(yīng)該測定（C）試樣A15根；B510根；C1030根抗彎強(qiáng)度采用三點(diǎn)式和四點(diǎn)式測定方法主要區(qū)別為（A）A三點(diǎn)式存在剪切應(yīng)力；B四點(diǎn)式存在剪切

5、應(yīng)力對負(fù)荷增加速度提出要求是為了（B）A消除受力方向的影響；B消除受力貫性的影響材料力學(xué)性能的測試材料的熱學(xué)性能測試材料熱膨脹系數(shù)的測定材料導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法和裝置 材料導(dǎo)溫系數(shù)的測定方法和裝置材料比熱的測定方法和裝置掌握熔石英膨脹儀測定玻璃膨脹系數(shù)的基本原理和過程。學(xué)習(xí)根據(jù)膨脹曲線確定玻璃特征溫度的方法。了解影響測定結(jié)果的主要因素。懂得膨脹系數(shù)對材料評價的重要性。 1.材料熱膨脹系數(shù)的測定（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┎牧蠠釋W(xué)性能的測試1.材料熱膨脹系數(shù)的測定（實(shí)驗(yàn)原理） 材料的熱膨脹性能與其組成、結(jié)構(gòu)及熱歷史有關(guān)。當(dāng)安裝在熔石英膨脹支架上樣品受熱時，長度會發(fā)生變化，通過伸長測量機(jī)構(gòu)測得其伸長量，便可計(jì)算一定

6、溫度范圍內(nèi)材料的線平均膨脹系數(shù)，還可確定玻璃材料的轉(zhuǎn)變溫度Tg和軟化溫度Tf。 典型的玻璃膨脹曲線材料熱學(xué)性能的測試1.材料熱膨脹系數(shù)的測定（實(shí)驗(yàn)儀器）1.待測樣品；2.電爐；3.熱電偶；4.熔石英膨脹管（K=5.710-7/）；5.千分表；6千分表托架；7.小車；8.小車手柄；9.導(dǎo)軌 材料熱學(xué)性能的測試1.材料熱膨脹系數(shù)的測定（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備）準(zhǔn)備試樣，應(yīng)具有合乎要求的材質(zhì)與尺寸，試樣長度為50mm，直徑為35mm，兩端面平行。用游標(biāo)卡尺量取試樣長度，精度為0.02mm，測量時轉(zhuǎn)動試棒，三次取平均值。將試樣放入樣品槽內(nèi)，將石英膨脹管推入爐中，并使試樣處于電爐中部。插入熱電偶，熱端固定在試樣中部，

7、冷端導(dǎo)線接入溫度程序控制儀的測溫端。注意正負(fù)極。千分表裝入托架，使其頂針與金屬連動棒適當(dāng)接觸，輕輕敲擊臺面，使指針穩(wěn)定。材料熱學(xué)性能的測試1.材料熱膨脹系數(shù)的測定（實(shí)驗(yàn)步驟）接通電源，打開溫控儀，設(shè)定溫控儀升溫程序，升溫速度控制在35/min，30以下升溫速度控制在2 3/min。記錄下室溫和千分表初始數(shù)讀（通常調(diào)節(jié)L0=0），啟動（Run）溫控程序開始升溫。對于金屬樣品每升高或降低10記錄一次溫度T及千分表讀數(shù)Lt（樣品伸長量L=Lt- L0）；對于玻璃樣品在Tg以下每上升10記錄一次溫度T及千分表讀數(shù)Lt，Tg以上每5記錄一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)千分表指針倒轉(zhuǎn)，再測兩點(diǎn)后停止（Stop）溫控程序。關(guān)閉

8、溫控儀開關(guān)和電源，樣品在爐膛內(nèi)隨爐冷卻。 材料熱學(xué)性能的測試1.材料熱膨脹系數(shù)的測定（數(shù)據(jù)處理）（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，以L/L0對T作圖，得試樣的膨脹曲線.確定玻璃樣品的Tg和Tf溫度，并按公式計(jì)算樣品30 300以及300400的平均線膨脹系數(shù)。根據(jù)L/L0T膨脹曲線，計(jì)算金屬樣品在升溫（30230）和降溫過程（220100）的平均線膨脹系數(shù)，并加以比較說明； 材料熱學(xué)性能的測試1.材料熱膨脹系數(shù)的測定（注意事項(xiàng)）玻璃試樣必須經(jīng)過良好退火，以保證膨脹曲線具有很好的重復(fù)性。玻璃棒放入爐中，長度方向的溫差須小于2，以保證受熱均勻。玻璃與連接桿，連接桿與千分表之間必須保持良好地接觸，以免因振動改

9、變伸長讀數(shù)。材料熱學(xué)性能的測試1.材料熱膨脹系數(shù)的測定（預(yù)習(xí)題目）對膨脹系數(shù)測定結(jié)果有較大影響的是升溫（ ）A速度；B范圍實(shí)驗(yàn)用膨脹頭應(yīng)采用（A）A熔融石英玻璃；B與試樣膨脹系數(shù)相近的玻璃組成相同的淬火玻璃與退火玻璃，在Tg溫度以下退（B）淬 千分表讀數(shù)（B）試樣的實(shí)際膨脹值 A；B；C A；B；C測量熱膨脹的試樣（ ）經(jīng)過良好的退火A必須；B不須材料熱學(xué)性能的測試材料的光學(xué)性能測試材料折射率和色散測定材料透射光譜曲線測定1.材料折射率和色散測定（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┝私夤庠诓Ａе邪l(fā)生折射和色散的原理掌握V棱鏡折射儀測定玻璃折射率和色散系數(shù)的方法分析影響測定結(jié)果的主要因素了解折射率和色散系數(shù)對光學(xué)玻璃重

10、要性 材料光學(xué)性能的測試1.材料折射率和色散測定（實(shí)驗(yàn)原理）由于光線在空氣中傳播的速度與在玻璃中傳播的速度不同，所以在它們的界面處光的傳播方向會發(fā)生變化，稱為光的折射。折射率隨入射光波長的增大而減小形成光的色散當(dāng)某一單色平行光垂直入射V棱鏡，經(jīng)V棱鏡和樣品的多次折射后產(chǎn)生光線偏折，通過測定偏折角可計(jì)算玻璃試樣的折射率材料光學(xué)性能的測試1.材料折射率和色散測定（實(shí)驗(yàn)儀器） 1.光源；2聚光鏡；3.濾色鏡；4.平行光管分劃板；5.平行光管分劃板上的透光狹縫(中心有一根單絲)；6.平行光管；7.V棱鏡；8.樣品；9.轉(zhuǎn)向棱鏡；10.望遠(yuǎn)鏡；11.望遠(yuǎn)鏡分劃板；12.望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目鏡；13.度盤讀數(shù)目鏡

11、；14.度盤視準(zhǔn)分劃板；15.金屬度盤；16.測微手輪；17.剎車手輪；18.微動手輪；19.讀數(shù)照明開關(guān)；20.讀數(shù)照明燈 V棱鏡 折射儀1材料光學(xué)性能的測試1.材料折射率和色散測定（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備）選擇沒有結(jié)石、條紋的玻璃樣品，加工成邊長大于10mm的直角棱鏡，直角精度為901，兩直角面須經(jīng)過細(xì)磨或拋光 配制與樣品折射率相近的浸油，折射率差值應(yīng)小于0.02選擇合適的V塊和零塊，折射率與樣品的差值小于0.2材料光學(xué)性能的測試1.材料折射率和色散測定（實(shí)驗(yàn)步驟）打開光源和讀數(shù)系統(tǒng)照明開關(guān)，選擇合適的濾色片套入平行光管將V塊放在托架上，旋緊底部螺桿，用酒精棉球擦凈V塊及零塊，并在V槽內(nèi)滴入少許浸油，然

12、后將零塊放入V槽內(nèi)，排除氣泡放松剎車手輪，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡筒，在瞄準(zhǔn)目鏡中找狹縫單絲像，鎖緊剎車手輪，轉(zhuǎn)動微動手輪，使單絲平分雙分線（見上圖左）。觀察讀數(shù)目鏡，轉(zhuǎn)動測微手輪，至瞄準(zhǔn)窗內(nèi)一組或兩組單線平分雙分線后，方可讀數(shù)。讀數(shù)示例見上圖右。若讀數(shù)不為00.00，請記下該初始讀數(shù)0取待測樣品，用酒精棉球擦干凈，重復(fù)以上測試步聚并讀取偏折角 243.45 材料光學(xué)性能的測試1.材料折射率和色散測定（數(shù)據(jù)處理）折射率n與色散系數(shù)按以下公式計(jì)算：樣品編號光譜譜線DFCe偏折角（0校正后）材料光學(xué)性能的測試1.材料折射率和色散測定（注意事項(xiàng)）在測定不同樣品時，樣品和棱鏡V槽內(nèi)的浸油要擦洗干凈，以免影響測定結(jié)果

13、浸油可以排除樣品與棱鏡間的空氣，但浸油量不可過多，以免影響單絲成像的清晰度零塊與V塊折射率相同，入射光在它們界面上不會發(fā)生折射，所以初始偏折角應(yīng)為零，若偏離零位可采用機(jī)械調(diào)零方法，也可采用初始數(shù)校正的方法材料光學(xué)性能的測試1.材料折射率和色散測定（預(yù)習(xí)題目）試樣的直角精度對測試結(jié)果（ B ）影響A無；B有測定折射率所用光源為汞燈和鈉燈，試比較ND（B）Ne 零點(diǎn)調(diào)整與光源是否有關(guān)（ B） A；B；C A有關(guān)；B無關(guān)玻璃的不同品種應(yīng)使用（B）的V塊及浸油A相應(yīng)；B相同浸油的折射率應(yīng)與（A）的折射率相近A樣品 BV塊材料光學(xué)性能的測試1.材料折射率和色散測定（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┝私?22分光光度計(jì)的工作原

14、理掌握玻璃透過率測定方法，以及影響測試結(jié)果的主要因素學(xué)會通過透射光譜曲線，判斷玻璃著色特性和機(jī)理 掌握玻璃光吸收系數(shù)的定義和計(jì)算方法材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（實(shí)驗(yàn)原理）光線透過玻璃時將產(chǎn)生光吸收效應(yīng)，導(dǎo)致光能的降低。而光能損失的大小與波長有關(guān)，即玻璃的光吸收具有選擇性。波長與其透過率或光密度的關(guān)系曲線稱為透射光譜曲線一定波長光通過空白窗口，其光強(qiáng)度為I0，而通過一定厚度的試樣，光強(qiáng)度下降為I，I/I0即為玻璃的透射率T 材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（實(shí)驗(yàn)儀器）材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備）用測微計(jì)測量玻璃試樣各處厚度，取平均值為試樣平均厚

15、度d（mm）。再用擦鏡紙或酒精棉擦凈玻璃表面接通儀器電源，將試樣插入暗箱內(nèi)試樣座上，預(yù)熱20min后方可測試，測試波長從380780nm，每各20nm測定一次 材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（實(shí)驗(yàn)步驟）選擇所用的單色光波長，打開暗箱蓋，拉動試樣座的調(diào)節(jié)桿，使光門對準(zhǔn)空白位置，撳調(diào)“0”按紐；合上暗箱蓋，撳調(diào)“100%”按紐，反復(fù)調(diào)節(jié)數(shù)次直至穩(wěn)定拉動試樣座，使光門對準(zhǔn)待測樣品，每一試樣在相同波長下重復(fù)測定兩次，取平均值改變波長，重復(fù)上述步驟，記錄波長和透過率T讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源 材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（數(shù)據(jù)處理）用Excel作圖制表。以透過率T對波長作圖，再

16、將透過率換算成5mm厚度玻璃的透過率，并計(jì)算出不同波長下玻璃的光吸收系數(shù)（1/mm），計(jì)算公式如下： R為玻璃的單面反射率，通常為4%d為玻璃的厚度(mm)材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（注意事項(xiàng)）樣品制備要求厚度均勻，表面必須拋光，以免產(chǎn)生漫反射樣品必須垂直插入樣品座，以免增加表面反射率 拉動試樣座必須小心，以免試樣傾倒材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備）用測微計(jì)測量玻璃試樣各處厚度，取平均值為試樣平均厚度d（mm）。再用擦鏡紙或酒精棉擦凈玻璃表面接通儀器電源，將試樣插入暗箱內(nèi)試樣座上，預(yù)熱20min后方可測試，測試波長從380780nm，每各20nm測定一次

17、材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（實(shí)驗(yàn)步驟）選擇所用的單色光波長，打開暗箱蓋，拉動試樣座的調(diào)節(jié)桿，使光門對準(zhǔn)空白位置，撳調(diào)“0”按紐；合上暗箱蓋，撳調(diào)“100%”按紐，反復(fù)調(diào)節(jié)數(shù)次直至穩(wěn)定拉動試樣座，使光門對準(zhǔn)待測樣品，每一試樣在相同波長下重復(fù)測定兩次，取平均值改變波長，重復(fù)上述步驟，記錄波長和透過率T讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源 材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（數(shù)據(jù)處理）用Excel作圖制表。以透過率T對波長作圖，再將透過率換算成5mm厚度玻璃的透過率，并計(jì)算出不同波長下玻璃的光吸收系數(shù)（1/mm），計(jì)算公式如下： R為玻璃的單面反射率，通常為4%d為玻璃的厚度(mm)材料

18、光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（注意事項(xiàng)）樣品制備要求厚度均勻，表面必須拋光，以免產(chǎn)生漫反射樣品必須垂直插入樣品座，以免增加表面反射率 拉動試樣座必須小心，以免試樣傾倒材料光學(xué)性能的測試2.材料透射光譜曲線測定（預(yù)習(xí)題目）本實(shí)驗(yàn)所測得的透過率，（ A ）忽略了反射部分A并未；B已經(jīng)測定兩片不同厚度的紅色玻璃的透射光譜曲線時兩條曲線吸收峰波長的位置是（ A ）A一致的；B不一致的，因厚度不同；C無法比較兩條曲線在同一波長的透射率（C）A不同；用公式不能換算的；B相同；C不同，用公式可以換算的材料光學(xué)性能的測試材料的電學(xué)性能測試體積電阻和表面電阻材料介電強(qiáng)度的測定 塑料耐電弧性測定材料介電

19、常數(shù)和介電損耗角正切測定每次實(shí)驗(yàn)人數(shù)：1430課時數(shù)：27分組：34人/組實(shí)驗(yàn)時間：1.5小時/次實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠牧想妼W(xué)性能的測試方法、常用設(shè)備了解電學(xué)測試中標(biāo)準(zhǔn)樣的制備學(xué)會材料電學(xué)性能測試常用儀器高阻計(jì)的基本操作材料電學(xué)性能的測試每次實(shí)驗(yàn)人數(shù)：1430課時數(shù)：27分組：34人/組實(shí)驗(yàn)時間：1.5小時/次實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠牧想妼W(xué)性能的測試方法、常用設(shè)備了解電學(xué)測試中標(biāo)準(zhǔn)樣的制備掌握材料電學(xué)性能測試常用儀器高阻計(jì)的基本操作了解材料的導(dǎo)電機(jī)理，以及影響材料電導(dǎo)的主要因素分析

20、影響測試結(jié)果的主要因素材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)原理儀器：ZC36型高阻計(jì)外觀圖材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)原理儀器結(jié)構(gòu)直流高壓測試電源放電測試裝置試樣及電極箱高阻抗直流放大器指示儀表電源材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)原理高阻計(jì)測量原理圖直流高壓測試電源UR0放大器材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)試樣及制備根據(jù)材料的不同要求，將試樣制成如圖所示形狀。材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)步驟1.使用前(1) 前面板上的各開關(guān)位置：測試電壓開關(guān)置于“10V”處。倍率開關(guān)置于最低檔“放電-測試”開關(guān)置于“放電”位置電源開關(guān)置于“斷”位置輸入短路開關(guān)置于“短路”位置極性開關(guān)置于“0”位置材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)步驟(2) 檢查測試環(huán)境的溫度及濕

21、度應(yīng)在“202，6515%”允許范圍內(nèi)；(3) 檢查交流電壓是否為22010%；(4) 將儀器接地端用導(dǎo)線接好；(5) 將儀器接通電源，合上電源開關(guān)，指示燈 亮，并有蜂鳴聲；(6) 接通電源預(yù)熱30min后，將極性開關(guān)置于“+”；(7) 調(diào)零材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)步驟（1）采用三電極系統(tǒng)測試材料的體積電阻（Rv）和表面電阻(Rs)時可按下圖接線：接高壓端接低壓端被測試樣接高壓端接低壓端被測試樣測Rv測Rs材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)步驟（2）開始測試測試短路開關(guān)a)充電（500V）15s以上短路開b)測試讀取1min時的數(shù)值測試開c)放電30s以上短路關(guān)材料電學(xué)性能的測試實(shí)驗(yàn)步驟(3)將Rv或Rs讀

22、書平均值乘以倍率開關(guān)所指示的 倍率及測試電壓所指的系數(shù)(5)結(jié)束時，先關(guān)閉總電源，取出試樣，并將面板 上各開關(guān)恢復(fù)到測試前的位置。材料電學(xué)性能的測試數(shù)據(jù)處理（1）求體積系數(shù)v材料電學(xué)性能的測試數(shù)據(jù)處理(2)求表面電阻系數(shù)s材料電學(xué)性能的測試金屬材料的性能測試金屬材料的硬度試驗(yàn) 差熱分析測定金屬的熔點(diǎn)每次實(shí)驗(yàn)最多最少人數(shù)： 14-16課時數(shù)：2學(xué)時分組人數(shù)：15人實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：必修1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)名稱）金屬材料的性能測試1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┝私饴迨嫌捕扔?jì)的工作原理、基本構(gòu)造與應(yīng)用范圍，掌握洛氏硬度計(jì)的操作方法。分析影響測試結(jié)果的主要因素分析影響材料硬度的主要因素金屬材料的性

23、能測試1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)原理）金屬的硬度可以認(rèn)為是金屬材料表面在接觸應(yīng)力作用下抵抗塑性變形的一種能力，硬度測量能夠給出金屬材料軟硬程度的數(shù)量概念。由于在金屬表面以下不同深處材料所承受的應(yīng)力和所發(fā)生的形變程度不同 ,因而硬度值可以綜合地反映壓痕附近局部體積內(nèi)金屬的彈性、微量塑變抗力、塑變強(qiáng)化能力以及大量形變抗力。硬度值越高，表明金屬抵抗塑性變形能力越大，材料產(chǎn)生塑性變形就越困難。另外，硬度與其他機(jī)械性能（如強(qiáng)度指標(biāo)及塑性指標(biāo)）之間有著一定的內(nèi)在聯(lián)系，所以從某種意義上說硬度的大小對于機(jī)械零件或工具的使用性能及壽命具有決定性意義。硬度試驗(yàn)操作簡便，對工件損傷小，可在零件上直接測定，故在生產(chǎn)

24、實(shí)踐中應(yīng)用很普遍. 硬度試驗(yàn)基本上可分為壓入法和刻劃法。對于以壓入法進(jìn)行的硬度試驗(yàn)，其硬度值是表示材料抵抗另一物體壓入其表面的能力，洛氏、布氏、維氏和顯微硬度都屬于壓入法硬度試驗(yàn)。金屬材料的性能測試洛氏硬度是以壓痕的深度來表示材料的硬度值。圖1為洛氏硬度試驗(yàn)原理圖。測試洛氏硬度時，用規(guī)定的壓頭，先后施加兩個載荷：預(yù)載荷F0和主載荷F1。總載荷F=F0+F1。圖1 洛氏硬度試驗(yàn)原理 1.洛氏硬度的測試原理（實(shí)驗(yàn)原理）金屬材料的性能測試圖1中，0-0位置為未加負(fù)荷時的壓頭位置；1-1位置為施加10kg預(yù)負(fù)荷后的位置，壓入深度為h1 ；2-2位置為加上主負(fù)荷后的位置，此時深度為h2 ；3-3位置為卸

25、除主負(fù)荷后由于彈性變形的恢復(fù)而使壓頭略微提高的位置， 此時壓頭的實(shí)際壓入深度為h3 。由主載荷引起的殘余壓入深度h= h3- h1 ，用此來衡量金屬硬度值的大小。若直接用h來表示硬度，則會出現(xiàn)硬的金屬硬度值小，而軟的金屬硬度值反而大的現(xiàn)象，不符常規(guī)。為了適應(yīng)人們認(rèn)為數(shù)值愈大硬度值愈高的習(xí)慣，人為規(guī)定，用一常數(shù)K減去h來表示硬度的大小，并規(guī)定每0.002mm為一個洛氏硬度單位。金屬材料的性能測試1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)原理）因此，洛氏硬度值的計(jì)算公式可寫成：HR=式中h1預(yù)加載荷壓入試樣的深度（mm）；h3卸除主載荷后壓入試樣的深度（mm）；K常數(shù)；A和C標(biāo)尺K=0.2mm,B標(biāo)尺K=0.2

26、6mm因此洛氏硬度值的計(jì)算公式還可寫成： 1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)原理）金屬材料的性能測試 HRC(或HRA)=100 HRB=130HRB=130 試驗(yàn)時，可選用不同的壓頭和不同的主負(fù)荷，洛氏硬度標(biāo)尺也隨之變化。 表1為各種洛氏硬度值的符號、試驗(yàn)條件與應(yīng)用。1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)原理）金屬材料的性能測試表度符號壓頭總載荷/N表盤刻度顏色常用硬度范圍應(yīng)用舉例HRA金剛石圓錐5884黑線7085碳化物、硬質(zhì)合金HRB（1/16）鋼球9807紅線25100軟鋼、退火鋼、銅合金等HRC金剛石圓錐1471黑線2067淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等表1各種洛氏硬度值的符號、試驗(yàn)條件與應(yīng)用洛氏硬度計(jì)HR-150A如圖2。 1讀數(shù)百分表 2壓頭 3 載物臺 4升降絲杠手輪 5加載手柄 6卸載手柄 圖2洛氏硬度計(jì)HR-150A金屬材料的性能測試1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)儀器）1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備） 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書有關(guān)內(nèi)容，準(zhǔn)備好金屬硬度試樣。金屬材料的性能測試1.金屬材料的硬度試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)步驟）將試樣穩(wěn)妥地放在測試機(jī)的載物臺上，使測試時不致移動和搖晃試樣測試面必須在垂直于壓頭軸心的平面