實(shí)驗(yàn)一 金屬材料的硬度實(shí)驗(yàn)-2

實(shí)驗(yàn)一、金屬材料的硬度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解硬度測(cè)定的基本原理及應(yīng)用范圍。2.了解洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及操作方法。二、實(shí)驗(yàn)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(cè)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(yàn)的主要特點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)力狀態(tài)最軟（即最大切應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大正應(yīng)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(qiáng)度指標(biāo)之間存在如下近似關(guān)系：σb=K×HBσb：材料的抗拉強(qiáng)度值；HB：布氏硬度值；K：系數(shù)洛氏硬度測(cè)試法（1）洛氏硬度試驗(yàn)的基本原理洛氏硬度試驗(yàn)的原理和布氏的不同在于：它不是以測(cè)量壓痕的面積來(lái)計(jì)算硬度，而是根據(jù)壓痕深度來(lái)確定硬度值指標(biāo)。洛氏硬度測(cè)定時(shí)，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(zhì)合金球）分兩個(gè)步驟壓入試樣表面。卸除主試驗(yàn)力后，在初試驗(yàn)力下測(cè)量壓痕殘余深度h，然后根據(jù)壓痕的深度確定被測(cè)金屬材料硬度值的方法稱為洛氏硬度測(cè)試法，具體過(guò)程如下：圖1洛氏硬度試驗(yàn)原理圖圖1中0-0位置為未加載荷時(shí)的壓頭位置，1-1位置為加上10Kgf預(yù)加載荷后的位置，此時(shí)壓入深度為h1，2-2位置為加上主載荷后的位置，此時(shí)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(fù)而稍提高到3-3位置，此時(shí)壓頭的實(shí)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(lái)表示。但這樣直接以壓入深度的大小表示硬度，將會(huì)出現(xiàn)硬的金屬硬度值小，而軟的金屬硬度值大的現(xiàn)象，這與布氏硬度所標(biāo)志的硬度值大小的概念相矛盾。為了與習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念相一致，采用一常數(shù)（k）減去（h3-h1）的差值表示硬度值。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)又規(guī)定每0.002mm壓入深度作為一個(gè)硬度單位（即刻度盤(pán)上一小格）。洛氏硬度值的計(jì)算公式如下：HR=（k-h）/0.002(h=h3-h1)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)，采用金剛石圓錐時(shí)k＝0.2mm（用于HRA、HRC）；采用鋼球時(shí)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(yàn)力及應(yīng)用范圍（GB/T230-1991）標(biāo)尺符號(hào)/壓頭總負(fù)荷/N(kgf)初試驗(yàn)力F0主試驗(yàn)力F1實(shí)用范圍應(yīng)用范圍HRA120o金剛石圓錐60105060～85碳化物、硬質(zhì)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(diào)質(zhì)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(fù)荷均為10公斤三、設(shè)備及試樣HRS-150洛氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)硬度塊測(cè)試樣品四、實(shí)驗(yàn)步驟1.了解洛氏硬度計(jì)的構(gòu)造、原理和使用方法，操作規(guī)程及注意事項(xiàng)2.選擇合理的壓頭、載荷及力的保持時(shí)間等參數(shù)3.金屬試樣試驗(yàn)4.數(shù)據(jù)記錄五