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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。
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