實驗一 金屬材料的硬度實驗-2

實驗一、金屬材料的硬度實驗一、實驗目的1.了解硬度測定的基本原理及應用范圍。2.了解洛氏硬度試驗機的主要結構及操作方法。二、實驗原理硬度是金屬材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力或金屬材料表面抵抗局部塑性變形的能力。測量硬度的方法主要有壓入法、回跳法和刻劃法三大類：壓入法硬度試驗的主要特點是：實驗時應力狀態(tài)最軟（即最大切應力遠遠大于最大正應力），因而不論是塑性材料還是脆性材料均能發(fā)生塑性變形。金屬的硬度與強度指標之間存在如下近似關系：σb=K×HBσb：材料的抗拉強度值；HB：布氏硬度值；K：系數洛氏硬度測試法（1）洛氏硬度試驗的基本原理洛氏硬度試驗的原理和布氏的不同在于：它不是以測量壓痕的面積來計算硬度，而是根據壓痕深度來確定硬度值指標。洛氏硬度測定時，在規(guī)定條件下，將壓頭（頂角為120°的金剛石圓錐或直徑為1/16"（1.588mm）的淬火鋼球或硬質合金球）分兩個步驟壓入試樣表面。卸除主試驗力后，在初試驗力下測量壓痕殘余深度h，然后根據壓痕的深度確定被測金屬材料硬度值的方法稱為洛氏硬度測試法，具體過程如下：圖1洛氏硬度試驗原理圖圖1中0-0位置為未加載荷時的壓頭位置，1-1位置為加上10Kgf預加載荷后的位置，此時壓入深度為h1，2-2位置為加上主載荷后的位置，此時壓入深度為h2，h2包括由加載所引起的彈性變形和塑性變形，卸除主載荷后，由于彈性變形恢復而稍提高到3-3位置，此時壓頭的實際壓入深度為h3。洛氏硬度就是以主載荷所引起的殘余壓入深度（h=h3-h1）來表示。但這樣直接以壓入深度的大小表示硬度，將會出現硬的金屬硬度值小，而軟的金屬硬度值大的現象，這與布氏硬度所標志的硬度值大小的概念相矛盾。為了與習慣上數值越大硬度越高的概念相一致，采用一常數（k）減去（h3-h1）的差值表示硬度值。為簡便起見又規(guī)定每0.002mm壓入深度作為一個硬度單位（即刻度盤上一小格）。洛氏硬度值的計算公式如下：HR=（k-h）/0.002(h=h3-h1)式中：h1------預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，采用金剛石圓錐時k＝0.2mm（用于HRA、HRC）；采用鋼球時k＝0.26mm（用于HRB）。因此上式可改為：HRC（或HRA）＝；HRB＝表1洛氏硬度試驗力及應用范圍（GB/T230-1991）標尺符號/壓頭總負荷/N(kgf)初試驗力F0主試驗力F1實用范圍應用范圍HRA120o金剛石圓錐60105060～85碳化物、硬質合金、淬火工具鋼、淺層表面硬化層HRB直徑1.588mm鋼球100109025～100軟鋼（退火態(tài)、低碳鋼正火態(tài)）、鋁合金HRC120o金剛石圓錐1501014020～67淬火鋼、調質鋼、深層表面硬化層表注：(1)金剛石圓錐的頂角為120°+30'，頂角圓弧半徑為0.21±0.01mm(2)初負荷均為10公斤三、設備及試樣HRS-150洛氏硬度計標準硬度塊測試樣品四、實驗步驟1.了解洛氏硬度計的構造、原理和使用方法，操作規(guī)程及注意事項2.選擇合理的壓頭、載荷及力的保持時間等參數3.金屬試樣試驗4.數據記錄五