硬度测量实验报告.doc

一、实验目的
1. 了解常用硬度测量原理及方法;
2. 了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法;
二、实验设备
洛氏硬度计、布洛维硬度计、轴承、试块
实验原理
硬度是表示材料性能的指标之一,通常指的是一种材料抵抗另一较硬的具有一定形状和尺寸的物体(金刚石压头或钢球)压入其表面的阻力。由于硬度试验简单易行,又无损于零件,因此在生产和科研中应用十分广泛。常用的硬度试验方法有:洛氏硬度计,主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。布氏硬度计,应用于黑色、有色金属材料检验,也可测一般退火、正火后试件的硬度。
洛氏硬度
洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大,材料越软;压入的浓度越小,材料越硬。下图表示了洛氏硬度的测量原理。
图: 未加载荷,压头未接触试件时的位置。
2-1:压头在预载荷P0()作用下压入试件深度为h0时的位置。h0包括预载所相起的弹形变形和塑性变形。
2-2:加主载荷P1后,压头在总载荷P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。
2-3:去除主载荷P1后但仍保留预载荷P0时压头的位置,压头压入试样的深度为h1。由于P1所产生的弹性变形被消除,所以压头位置提高了h,此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1- h0。实际代表主载P1造成的塑性变形深度。
h值越大,说明试件越软,h值越小,说明试件越硬。为了适应人们****惯上数值越大硬度越高的概念,人为规定,用一常数K减去压痕深度h的数值来表示硬度的高低。,用符号HR表示,则洛氏硬度值为:

布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F(N)把直径为D(mm)的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面,保持规定时间后卸除试验力,用读数显微镜测出压痕平均直径d(mm),然后按公式求出布氏硬度HB值,或者根据 d从已备好的布氏硬度表中查出HB值。测量范围为8~650HBW

由于金属材料有硬有软,被测工件有厚有薄,有大有小,如果只采用一种标准的试验力F和压头直径D,就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。因此,在生产中进行布氏硬度试验时,要求能使用不同大小的试验力和压头直径,对于同一种材料采用不同的F和D进行试验时,能否得到同一的布氏硬度值,关键在于压痕几何形状的相似,即可建立F和D的某种选配关系,以保证布氏硬度的不变性。特点:一般来说,布氏硬度值越小,材料越软,其压痕直径越大;反之,布氏硬度值越大,材料越硬,其压痕直径越小。布氏硬度测量的优点是具有较高的测量精度,压痕面积大,能在较大范围内反映材料的平均硬度,测得的硬度值也较准确,数据重复性强。
实验内容
测量滚动轴承表面洛氏硬度值
使用洛氏硬度计对轴承外圈进行硬度测定,记录相关测量数据:
加载力(kgf)= 1471 N
硬度值测定
平均值
测量次数
第一次
第二次
第三次
HRC




测量试块表面布氏硬度值
在布洛维硬度计上,使档位调至布氏硬度测定档,试块进行表面硬度测定,记录相关测定数据:
加载力(kgf) = 980 N
凹痕直径(mm)
平均