《工程材料及热加工》实验指导书

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-、实验目的
1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计、里氏硬度计的主要构造及操作方法。
2、初步掌握布氏硬度值、洛氏硬度值、里氏硬度值的测定方法。
3、初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系和热处理能改变材料硬度的概念。
二、实验概述
硬度试验设备简单，操作迅速方便，不需要专门制备试样，也不破坏被测试的工件。因此，在工业生产中，被广泛应用于产品质量的检验。此外，硬度值与其他力学性能及某些工艺性能（如切削加工性、冷成形性等）都有-定的联系，故在产品设计图样的技术条件中，硬度是-项主要技术指标。
目前，在测定硬度的方法中，最常用的是压入硬度法。其中以布氏硬度和洛氏硬度应用最广。它们的试验原理都是用-定几何形状的压头在-定载荷下压入被测金属材料的表面，根据压头被压入的程度来测定其硬度值。
1、布氏硬度
布氏硬度试验方法是将-直径为D的淬火钢球或硬质合金球在规定载荷F的作用下压入被测试金属表面，停留-定时间后卸除载荷，在被测试金属表面上形成-个直径为d的压痕。计算出压痕单位面积所承受的平均压力，以此作为被测试金属的布氏硬度值。但实际试验时都是用读数显微镜测出压痕直径d，再根据d值，查对照表得出所测的硬度值。
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，硬度符号为HBW，适用于布氏硬度值为450～650的金属材料。
在进行布氏硬度试验时，应根据被测试金属材料的种类和试样厚度，选用不同大小的球体直径D、施加载荷F和载荷保持时间。
布氏硬度试验法因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，故试验结果较准确。但因压痕较大，不宜测试成品或薄片金属的硬度。
2、洛氏硬度
洛氏硬度试验方法是以-个锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的钢球为压头，在先后两次截荷（初载荷与主载荷）作用下，压入被测试金属表面，然后卸除主截荷，在保留初载荷情况下，测出由主截荷引起的塑性变形的压力深度h，再由h值确定洛氏硬度值。h值愈大时，被测试金属的洛氏硬度值愈低；反之，则愈高。在实际试验时，都是由硬度计的指示器表盘上直接读出所测的硬度值。
洛氏硬度试验时，可用不同压头和不同的主载荷组成不同的洛氏硬度标尺。最常用的是HRA、HRB、HRC三种，其中HRC适用于测量硬度值高于230HBS的较硬金属；HRB适用于测量硬度值低于230HBS的较软金属；HRA适用于测量硬脆的金属材料或浅层表面硬化的金属。
洛氏硬度试验操作迅速简便，且压痕较小，可以测定成品或较别属的硬度，故目前生产上应用广泛。