硬度测试实验报告.docx

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1、精选公文范文硬度测试实验报告篇一：硬度测量实验报告硬度测量实验报告一、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、 试块三、实验原理1,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、有色金精选公文范文 相似关系，其必要条件就是使压入角保 持不

2、便。由图5-1 （b）可知：（5-4）将式（5-4）代入式（5-3）得：（5-5）式（5-5）说明，当中值为常数时， 为使HB值相同，P/D2也应保持为一定 值，因此对同一材料而言，不论采用何 种大小的负荷和钢球直径，只要满足 P/D2二常数，所得的HB值都是一样的。 对不同材料，所测得的HB值也可进行 比较。P/D2比值有30、10、2 .5三种， 其试验数据和应用范围可参考表5-lo表5-1各种负荷、压头及应用范围 （2）布氏硬度试验的技术要求1 ）被测金属表面必须平整光洁。2 ） 压痕距离金属边缘应大于钢球 直径，两压痕之间距离应大于钢球直径。 3）HB 450的金属材料不得用布氏 试验

3、机测定。4）用读数测微尺测量压痕直径d时，应从相互垂直的两个方向上测量， 精选公文范文10精选公文范文然后取其平均值。5) 查表时，若使用 的是5、的钢球时，则应分别以2和4 倍压痕直径查阅。6) 为了表明试验条件，可 在HB之后标注D/P/T,如HB10/3000/10, 即表示此硬度值是在 D=100mm, P=3000kgf, T=10 秒的条件下得到的。(3)布氏硬度试 验机的结构及操作HB-3OOO型布氏硬度试验机的结构 如图5-2所示。它是利用杠杆系统将负 荷加到金属表面上的。加卸负荷都是自 动的。图5-2 HB-3000布氏硬度试验机 外形结构图试验时，将试样置于试样台上，顺 时

4、针转动手轮，使试样上升直到钢球压 紧并听至广卡”一声为止。按上电钮，此 时电动机通过变速箱使曲轴转动，连杆 下降，负荷通过吊环和杠杆系统施加于 钢球上，保荷一定时间后，电动机自动 精选公文范文n精选公文范文 运转，连杆上升，卸除负荷，使杠杆及 负荷恢复到原始状态，同时电动机停止 运转，再反向回转手轮，使试样台下降，取 下试样，即可进行压痕直径的测量，查 表即得HB值。三.实验报告要求1. 简述布氏硬度试验原理。2. 如何测定金属材料的布氏硬度 值？ 3. 进行试验时，应注意哪些基 本要求？篇三：硬度试验报告一、工程材料学实验实验一金属材料的硬度测试一、实验目的1. 了解不同种类硬度测定的基本原

5、 理及应用范围；2. 了解布氏、洛氏硬 度实验的操作方法及设备特点；3.学 会使用硬度计。二、实验原理金属材料的硬度可以认为是金属材 料表面局部区域在接触应力作用下抵抗 塑性变形或破裂的能力。由于在金属表 精选公文范文12精选公文范文 面以下不同深处材料所承受的应力和所 发生的变形程度不同，因而硬度值可以 综合反映压痕附近局部体积内金属的弹 性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及 大量形变抗力，是表征材料性能的一个 综合参量。硬度值越高，表明金属抵抗 塑性变形能力越大，材料产生塑性变形 就越困难。硬度测量能够定量地给出金属材料 软硬程度的相对数量概念。硬度的实验方法有十多种，基本可 分为压入法和刻

6、划法两大类。在机械工 业中广泛采用压入法来测定硬度。压入 法又可分为布氏硬度、洛氏硬度等，它 们只是一些不同的实验方法而已，没有 什么必然的内在关系。压入法硬度实验有以下几方面的优 点，导致它在生产和科研中的广泛应用: 1、硬度实验设备简单，操作迅速方便;2、实验对象可以是各类工程材料 和各种尺寸的零件，无须加工专门的试 样，而且实验时一般不会破坏成品零件；3、作为一种综合的性能参量，硬 度与其他机械性能指标之间有着一定的 内在联系，从一定程度上，可用硬度实验结果估 算相关性能而免做复杂的实验。如：金 属的硬度与强度指标之间存在着如下近 似关系：6b=K*HB式中：6b一材料的抗拉强度；K系数

7、，取值见表一；HB一布氏 硬度。表一系数K取值表45、硬度能敏感地反映材料的成分 与组织结构的变化，可用来检验原材料 和控制冷热加工质量。（一）布氏硬度：布氏硬度实验是对试样施加一定大 小的载荷P,将直径为D的钢球压入试 样表面（如图1所示）保持一定时间， 精选公文范文m精选公文范文 然后卸除载荷，根据钢球在试样表面上 所压出的凹痕面积F凹求出平均应力 值，以此作为硬度值的计量指标，用符 号HB表示。计算公式如下：HB=P/F 凹式中：HB布氏硬度；P施加外 力，N; F凹压痕面积，mm2o根据压痕面积和球面之比等于压痕 深度h和钢球直径D之比的几何关系， 可以求出：F 凹=7lDh式中： D

8、U头直径，mm; h压痕 深度，mm。由于测量压痕直径d要比测定压痕 深度h容易，而在数学表达式中可将h 的改换成d来表示，这样，在实际测量 时，可由压痕直径d直接查表得到HB 值。当压头为淬火钢球时，硬度符号为 HBS,适用于布氏硬度值低于450的金 属材料；当压头为硬质合金球时，硬度 精选公文范文精选公文范文 符号为HBW,适用于布氏硬度值为 450650的金属材料。由于金属材料有软有硬，所测工件 有厚有薄，若只采用一种载荷和同一个 压头直径，则可能对有些试样合适，而 对另一些试样不合适，会发生整个压头 陷入试样中或将试样压透的现象。所以， 在测定不同材料时应用不同的载荷P和 不同的直径D

9、的钢球。但为了得到统一 的、可以进行相互比较的数据，必须使 D和P之间维持一定的比值关系，以保 证所得到的压痕形状的几何相似关系。 经数学推导可知，只要满足P/D2二常数, 所得到的HB值就是一样的，不同材料、 不同载荷P和压头直径D所得到的HB 可以进行相互比较。国标GB231-88对此 进行了规定，具体实验数据和适用范围 参见表一布氏硬度试验规范。表一布氏硬度试验规范倍，而距相邻压痕中心距离不小于 压痕直径的4倍。用读数显微镜测量压痕直径时，应 精选公文范文精选公文范文 从相互垂直的两个方向测量，精确到小 数点后两位的毫米值，并取其算术平均 值。压痕直径之差应不大于较小直径的 2%o实验后

10、压痕直径大小应在d范 围内，否则认为试验结果无效；试验后 试样边缘与试样背面呈变形痕迹，则试 验无效，这时均应重新选择试验条件重 做。（二）洛氏硬度：洛氏硬度试验常用的压头为圆锥角 1200、顶部曲率半径的金刚石锥体或直 径D二的淬火钢球。试验时先对试样施加 初试验力F0,在金属表面得一压痕深度 h0,以此作为测量压痕深度的基线，随 后再施加主试验力F1,此时压痕深度的 增量为hlo金属在F1作用下产生的总 变形hl中包括弹性变形和塑性变形。当 卸载后，总变形中的弹性变形恢复，使 压头回升一段距离，于是得到金属在F1 作用下的残余压痕深度h（将此压痕深度 h表示成e,其值以为单位表示）。e值越

11、 精选公文范文17精选公文范文 大表示金属洛氏硬度越低，反之，则表 明硬度越高。为了照顾习惯上数值越大硬度越高 的概念，用一常数k减去e来表示洛氏 硬度值，并以符号HR表示，即：HR=k-e当使用金刚石圆锥体压头时，常数k 定为100;当使用淬火钢球压头时，常数 k定位130o实际测量洛氏硬度时，由于在硬度 计的压头上方装有百分表，可直接测量 出压痕深度，并可直接按上式换算出相 应的硬度值。因此，在实验过程中金属 的洛氏硬度值可直接读出。为了测定软硬不同的金属材料的硬 度，在洛氏硬度计上可配有不同的压头 与试验力，组合成几种不同的洛氏硬度 标尺，每一种标尺用一个字母在HR后 注明。我国常用的标

12、尺有A、B、C三种, 其硬度值的符号分别用HRA、HRB、 HRC表示。他们的试验条件、硬度值计 算公式及应用实精选公文范文例如表二所示。表二洛氏硬度标尺试验条件、硬 度值计算公式及应用实例1.硬度计。布氏、洛氏硬度计；2. 3.4.读数显微镜。最小分度值为；标准硬度块。不同硬度方法的标准 二等硬度块各一套；试样。制备试样时 表面应平整、光滑，不应有氧化皮和污物，并应避免由于冷热加工而影响 表面硬度。四、实验方法及步骤1 . 了解硬度计的构造、原理、使用 方法、操作规程和安全注意事项。见图、 ,图一 洛氏硬度计图二布氏硬度计压头和载荷（祛码），必要时根据试 样形状更换实验台；2 .对各种试样选

13、择合适的实验方法 和仪器，确定实验条件。根据实验和实 验条件选择3.用标准硬度块校验硬度 计。校验的硬度值不应超过标准硬度块 精选公文范文精选公文范文 属材料检验，也可测一般退火、正火后 试件的硬度。2.洛氏硬度洛氏硬度测量法是最常用的硬度试 验方法之一。它是用压头在载荷作用下， 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hO时的位置。hO榴括预载所 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+

14、 Pl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hlo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= hl- hOo实际代表主载Pl造成的塑性变 精选公文范文2硬度值的3% （布氏）或1（洛氏）；4.试样支撑面、工作台和压头表面 应清洁。将试样平稳地放在工作台上， 保证在实验加载过程中不发生移动和翘 曲。实验力平稳地加在试样上，不得造 成冲击和震动，施力方向与试样表面垂 直。保证载荷规定的时间，卸载后测量 读数（布氏硬度）或直接读数（洛氏硬 度），准确记录试验数据。五、实验报告要

15、求1.说明本实验所用硬度计的型号、 操作规程和注意事项；2 .说明实验方 法及选择实验条件的原则；3.列举实 验结果，并加以分析；4.说明硬度值 的表示方法。六、参考资料及附件1参 考资料：1）GB321-84金属布氏硬度试验方 法2）GB230-83金属洛氏硬度试验方法 2.附件：压痕直径与布氏硬度值对照表压痕直径与布氏硬度值对照表精选公文范文 形深度。h值越大，说明试件越软，h值越小, 说明试件越硬。为了适应人们习惯上数 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。并规定为一个洛氏硬度单 位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为:HR?k-h3 .布氏硬度

16、布氏硬度的测定原理是用一定大小 的试验力F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,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8650HBW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， 精选公文范文3精选公文范文 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

17、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。四、实验内容1 .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 N2 .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

18、 NHB?2P?D22五、思考题1. 测量硬度前为什么要进行打磨？答：测试样品与工作台的接触面不 平。按照国家标准GB/T ,洛氏硬度值 二100-h/,式中h为洛氏硬度计压头压入 样品的深度，也就是说每毫米或2微米 代表1HRC硬度单位，因此被测试样品 与工作台接触面的平整度将对测试结果 产生极大的影响。当试样底面不平时， 载荷完全施加时只要试样因为不平整而 导致轻微的偏转，就可能使压头多向下 移动几个微米，测试结果就可能引起 1-5HRC的误差，甚至更大。因此，测试 前被测样品的底面必须用机械加工（如 磨床）或手工方法（如砂纸打磨）磨平, 以减小测试误差。2. HRC、HB和HV的试验原理

19、有何 异同？答：1.布氏硬度 以一定的载荷把一定大小的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间， 去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值，单位为公斤力 /mm2 o 2.洛氏硬度当HB450或者 试样过小时，不能采用布氏硬度试验而 改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角 120。的金刚石圆锥体或直径为、的钢球，在一定载荷下压入被测材 料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。 根据试验材料硬度的不同，分三种不同 的标度来表示：HRA：是采用60kg载 荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬 度极高的材料。HRB：是采用100kg 载荷和直径淬硬的钢球，求得的硬度， 用于硬度较低的材料。HRC：是采用 150

20、kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度， 用于硬度很高的材料。3维氏硬度 以120kg以内的载荷和顶角为136。的金 刚石方形锥压入器压入材料表面，用材 料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为 维氏硬度HV值。3. HRC、HB和HV各有什么优缺 点？各自适用范围是什么？举例说明 HRC、HB和HV适用于哪些材料及工 艺？答：布氏硬度（HB）适用于退火正 火钢，压痕大，适用于硬度不均匀材料， 不适用于薄料。硬度值应在有效测量范 围内（HRC为20-70）为有效；布氏硬 度计多用于原材料和半成品的检测，由 于压痕较大一般不用于成品检测。一般 HBS只适用于450N/mm2以下的金属材 料，对于较硬的钢或较

21、薄材料不适用； 维氏硬度适用于较大工件和较深表面层 的硬度测定，小负荷维氏硬度试验负荷 篇二：金属材料的硬度试验 实验报告实验五硬度实验一.实验目的1. 了解硬度测定的基本原理及应 用范围。2. 了解布氏硬度实验机的 主要结构及操作方法。二.概述硬度是指材料对另一较硬物体压入 表面的抗力，是重要的机械性能之一。 精选公文范文精选公文范文 它是给初级金属材料软硬程度的数量概 念，硬度值越高，表明金属抵抗塑性变 形能力越大，材料产生塑性变形就越困 难，硬度实验方法简单，操作方便，出 结果快，又无损于零件，因此被广泛应 用。测定金属硬度的方法很多，有布氏 硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。1.布 氏硬度(

22、HB)(1)布氏硬度实验的基本原理布氏硬度实验是以一定直径的钢球 施加一定负荷P,压入被测金属表面(如 图1所示)保持一定时间，然后卸荷，根 据金属表面的压痕面积F求应力值，以 此作为硬度值的计量指标，以HB表示， 则(5-1)式中：P-负荷(kgf)； D一钢球直 径(mm) h压痕深度(mm)图5-1布氏硬度实验原理图由于测量压痕d要比测量压痕深度 h容易，将h用d代换，这可由图5-1 (b) 精选公文范文8精选公文范文 中的Oab关系求出：（5-2）将式（5-2）代入式（5-1）即得：（5-3）式（5-3）中，只有d是变数，所以 只要测量出压痕直径，就可根据已知的 D和P值计算出HB值。在实际测量时, 可根据HB、D、P、d的值所列成的表, 若D、P已选定，则只需用读数测微尺（将 实际压痕直径d放大10倍的测微尺）测 量压痕直径d,就可直接查表求得HB值。由于金属材料有硬有软，所测工件 有厚有薄，若采用同一种负荷（如3000kgf）和钢球直径（如10mm） 时，则对硬的金属适合，而对软的金属 就不合适，会使整个钢球陷入金属中； 若对厚的工件适合，而对薄的金属则可 能压透，所以规定测量不同材料的布氏 硬度值时，要有不同的负荷和钢球直径, 为了保持统一的，可以相互进行比较的 数值，必须使P和D之间保持某一比值 关系，以保证所得到的压痕形状的几何 精选公文范文（