金属材料硬度的测定

实验二 金属材料硬度的测定实验指导书一、 实验目的了解和掌握布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的测定方法。二、 实验内容和步骤（一）布氏硬度的测定布氏硬度的测定是在HB-3000型布氏硬度机（图1）上进行。图1主要技术参数适用于测定黑色金属，有色金属的布氏硬度。试验力级数： 612.5N, （62.5 kgf） 980N（100 kgf）, 1225N（125 kgf）, 1837.5N（187.5 kgf）, 2450N（250 kgf）, 4900N（500kgf）, 7350N（750kgf）, 9800N（1000 kgf）, 14700N（1500 kgf）, 29400N（3000 kgf）硬度测试范围： 8-650 HBW (硬质合金钢球)显微镜放大倍率： 20x试件最大高度： 200mm压头中心到机壁最大距离：135mm电源： AC220V 50/60Hz压头规格： 2.5、5、10mm硬质合金钢球压头试台： 大、小平面试台，V型试台操作顺序如下：1.操作前的准备工作（1）选定压头和试验力 根据被测材料，按表1-1选取。压头安装：将压头装入轴孔，轻拧紧定螺钉，顺时针旋转旋轮使试台上试样轻轻接触压头，紧拧紧定螺钉，逆时针旋转旋轮使试台上试样脱离压头。试验力调整：按动操作面板上FORCE+键一次。力值增加一级，按动操作面板上FORCE-键一次。力值减小一级，所选负荷对应发光管点亮。（2）确定保荷时间根据被测材料，按表1-1选取。按动操作面板上TIME+键一次，增加5秒。按动操作面板上TIME-键一次。力值减少5秒。表1-1布氏硬度实验规范材料硬度范围（HB）试样厚度（mm）F/D钢球直径D（mm）试验力F（kgf）载荷保持时间（s）黑色金属14015014063422663330101052.51052.53000750187.5100025062.515铜合金及镁合金351306633101052.5100025062.530铝合金及轴承合金83566332.51052.525062.515.6602操作顺序（1）打开电源开关，面板力值数码管显示0。（2）完成上述操作前的准备工作。（3）将试样放在工作台上，顺时针转动旋轮，使压头接触试样，试验力开始显示，当试验力接近选用值时，听到仪器“嘟”声，应立即停止转动旋轮，仪器进入自动工作，待自动加荷，自动保荷、自动卸载结束（相关指示灯全熄灭，逆时针转动旋轮使试样与压头脱离。一次试验结束。（4）用读数显微镜测出压痕直径d值。 固定分划尺格值为1mm, 移动分划尺格值为鼓轮每小格0.005mm,每圈0.5mm. 固定分划线内侧与压痕直径一边相切，移动移动分划线与压痕直径另一边相切，记录测得的数据。查墙表G/T231.1-2002或表（1-2）即得布氏硬度HB值。表1-2 压痕直径与布氏硬度对照表（G/T231.1-2002节选）压痕直径d10（mm）在下列载荷F(kgf)下布氏硬度HB压痕直径d10（mm）在下列载荷F(kgf)下布氏硬度HB30D10 D2.5 D30D10 D2.5 D2.50601200-4.2520167.116.82.55578193-4.3019765.516.42.60555185-4.3519263.916.02.65534178-4.4018762.415.62.70514171-4.4518360.915.22.75495165-4.5017959.514.92.80477159-4.5517458.114.52.85461154-4.6017056.814.22.90444148-4.6516755.513.92.95429143-4.7016354.312.63.0041513834.64.7515953.013.33.0541013333.44.8015651.913.03.1038812932.34.8515250.712.73.1537512531.34.9014949.612.43.203631213.034.9514648.512.23.2535211829.35.0014347.511.93.3034111428.45.0514046.511.63.353311107.55.1013745.511.43.4032110726.75.1513444.611.23.4531110425.95.2013143.710.93.5030210125.25.2512842.810.73.552939824.55.3012641.910.53.602859523.75.3512341.010.33.6527792.323.15.4012140.210.13.7026989.722.45.4511839.49.863.7526287.221.85.5011638.69.663.8025584.921.25.5511437.99.463.8524882.620.75.6011137.19.273.9024180.420.15.6510936.49.103.9523578.319.65.7010735.68.904.0022976.319.15.7510535.08.764.0522374.318.65.8010334.38.594.1021772.418.15.8510133.784.434.1521270.617.65.909933.18.264.2020768.817.2（二）洛氏硬度的测定洛氏硬度的测定在HR150A型洛氏硬度机（图2）上进行，图2 HR150型洛氏硬度试验机简图1-调整块；2顶杆；3-调整螺钉；4-表盘；5-按钮；6-紧固螺母；7-试样；8-工作台；9-手轮；10-放油螺钉；11-操纵手柄；12-砝码座；13-油针；14、15-磁码；16-吊杆；17-吊套；18-指示器主要技术参数：试验力（N）：588，980，1471试件允许最大高度：170mm压头中心到机身距离：165mm硬度值范围HRA： 2088HRB： 20100HRC： 20-70表13洛氏硬度的试验规范符号压头负荷F（kgf）硬度值有效范围使用范围HRA120金刚石圆锥6070适用测量硬质合金、淬火钢、渗碳层HRB1/16钢球10020100（HB60230）适用测量有色金属、退火及正火钢HRC120金刚石圆锥1502070（HB230700以上）适用测量调质刚、淬火钢操作顺序如下：（1）选择压头和载荷（表13），并将压头装入试验机。（2）将试样4放在试样台4上，顺时针转动手轮7，使用试样与压头3缓慢接触，直至指示器中小指针到“0”为止。此时已预加载10kgf。然后将指示器中大指针调至零点。（3）按动按钮9，加上主载荷，当指示针反向旋转若干格并停止时，保持34秒钟再顺时针旋转摇柄，直到自锁为止，即卸除主载荷。此时，大指针退回若干格。指针所指的位置为洛氏硬度值，HRA、HRC读外圈黑刻度，HRB读内圈红刻度。（4）逆时针旋转手轮，取出试样，测试完毕。（三）维氏硬度的测定维氏硬度的测定在HV5型维氏硬度机（图3）上进行。图3尤其适用于测定微小、薄形、表面渗镀层试件的维氏硬度。主要技术参数试验力： 2.94N(0.3Kgf)、4.9N(0.5Kgf) 10. 80N(1.0Kgf)、19.6N(2.0Kgf)、 29.4.0N(3.0Kgf)、49.0N(5.0Kgf)硬度测试范围： 8HV0.32900HV5试验力施加方法： 自动加卸试验力测量显微镜放大倍率： 200（测试时用） 100（观察时）试验力保荷时间： 060s（每秒为一单位，任意键入）最小检测单位： 0.5m试件最大高度： 160mm压头中心到外壁距离： 135mm电源： AC220V/50Hz操作顺序如下：1.操作前的准备工作（1）选定试验力 根据被测材料软硬和厚薄选取。试验力越大压痕就越大，测量误差就越小。材料越软，试验力可越小，反之。材料越薄，试验力应越小，反之。 转动右下侧手轮，调整试验力，注意动作要缓慢，转到最大最小值不能继续前转，应反向转动！（2）压头安装：将压头装入轴孔，红点对准正前方，拧紧固定螺钉。（3）试验力保持时间调整：按动操作面板上T+键一次增加1秒。按动作面板上T-键一次减少1秒。一般取10s.（4）视场光源调整：按动操作面板上L+或L-键一次即可调暗调亮。2操作顺序（1）打开电源开关，面板力值数码管显示0。（2）完成操作前的准备工作。（3）将试样放在工作台上，顺时针转动旋轮，试台上升，当试样离压头下端1mm时，转动转盘把200倍物镜转到前方，顺时针转动旋轮，试台上升，目镜中越来越亮，继续缓慢顺时针转动旋轮，当目镜中试样表面清晰成像（可见磨削纹），聚焦过程完成。（4）转动转盘，把压头转到前方（要感到咔嚓一声，表明转盘已经定位），按下面板中启动键，自动加荷，自动保荷、自动卸载，结束时机器发出鸣叫，面板上出现d1:0等待测量。（5）读出出压痕对角线长度值，方法是：转动转盘把100倍物镜转到前方，找到锥形压痕，适当调整压痕位置（往目镜中左上角调），转动转盘把200倍物镜转到前方，转动目镜左鼓轮两线同时移动，将左线对准锥形压痕左顶点，转动目镜及目镜右鼓轮使右线通过锥形压痕上下顶点，继续转动右鼓轮使右线对准锥形压痕右顶点，在右鼓轮上读出格数，一圈100格，一格0.005mm.（6）将读出的格数输入，按确认键，面板上出现d2:0，转动目镜90，按（5）测量上下对角线长度，将读出格数输入，按确认键，屏幕上即出现维氏硬度值。 三、实验设备及材料1.布氏硬度计、洛氏硬度机、维氏硬度计。2.读数放大镜3.试样：Cr12 、45#、T8（退火及淬火状态） ；H62（块、片）；QSn6.5-0.1（块、片）；T2（块、片）；1A93（块）四、实验注意事项1.实验前必须复习教材中有关内容和预习实验指导书。2.要求试样表面平整（洛氏Ra6.3m 布氏Ra1.6m 维氏Ra0.8m），二端面平行，若有油污和氧化皮可用砂纸打磨表面，以免除影响测试。3.加载时细心操作，以免损坏机件4.洛氏硬度机的金刚石压头属贵重物件，质硬而脆，严禁碰击。5.应根据硬度试验机使用范围，按规定合理选用不同的载荷和压头，超过使用范围，将不能获得准确的硬度值。6.测定硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。7.操作过程中遇到故障，要及时报告实验指导老师。五、实验报告要求1测定 H62 试样的布氏硬度HB值。并填下表：试样材料钢球直径D（mm）载荷F（kgf）保荷时间（秒）F/DQSn6.5-0.1凹痕直径dHB值2.测定45钢淬火，T8、Cr12钢退火，淬火试样的洛氏硬度HRA、HRB、HRC值，并填下表：试样材料热处理压头载荷F(kgf)硬度值退火淬火退火淬火退火淬火3.测定T2（片）；45钢淬火，Cr12钢淬火试样的维氏硬度值，并填下表：试样材料保荷时间（秒）载荷F(kgf)硬度值实验二 金属材料硬度的测定实验报告班级 姓名 学号 实验日期： 指导教师 一、 实验目的二、 实验装置三、 实验结果1.根据选用的试验规范和记录数据,填写下表。（1）布氏硬度试样材料钢球直径D（mm）载荷F（kgf）保荷时间（秒）F/DH62凹痕直径dHB值（2）洛氏硬度 项目试验材料试验规范实验结果压头总载荷P（N）硬度标尺第一次第二次第三次平均硬度值（3）维氏硬度试样材料保荷时间（秒）载荷F(kgf)硬度值2.根据实验测得的硬度值,分析碳钢的含碳量与硬度间的关系,并结合理论课加以说明成因。