硬度测试

硬度测试
一、实验目的：
1、掌握布氏、洛氏、维氏硬度实验机的主要结构及操作方法。

2、熟悉硬度测定的基本原理及应用范围。

3、了解常用硬度计的实验原理与结构。

二、实验设备与材料：
1、布氏硬度计、读数放大镜、硬度值表
2、HR-150A手动洛氏硬度计、HRS-150数显洛氏硬度计
3、HRS-150数显洛氏硬度计
4、硬度试块若干
三、实验前课题思考问题：
硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压入表面抵抗塑性变形的一种能力，是重要的力学性能指标之一。

与其它力学性能相比，硬度实验简单易行，又无损于工件，因此在工业生产中被广泛应用。

常用的硬度试验方法有：
1、布氏硬度试验――主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、
正火钢铁零件的硬度测定。

以一定的压力F,将直径为D的硬质合金球压入试样表面,保持规定的时间后,卸除载荷,得到一直径为d的压痕。

载荷除以压痕表面积即为布氏硬度，以HBW表示，单位MPa。

表示方法：符号HBW前是硬度值，符号后是实验条件，依次是合金球直径/实验力/保持时间。

其中保持时间为10-15s可忽略。

600HBW1/30/20
布氏硬度的特点：测出硬度值准确、可靠；压痕大，不宜成品检验；测量过程速度慢。

2、洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。

洛氏硬度试验是以一定的压力将一特定形态的压头压入被测材料表面。

根据压痕的深度来度量材料的软硬。

被测材料的硬度可直接在硬度计刻度盘上读出。

洛氏硬度表示方法：硬度值+HR+标尺+球压头代号（s/w）。

如59HRC 。

洛氏硬度的特点：测量简便易行；压痕小，
适用成品检测；既可测定成品和零件的硬度，
也可检测较薄硬化层的硬度；测出误差稍大。

3、维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬
度测定，以及较精确的硬度测定。

维氏硬度的测定原理与布氏硬度原理基
本相同，不同之处在于压头采用锥面夹角为
136。

金刚石正四棱维体，压痕为正四方锥形。

维氏硬度用HV表示，单位为MPa。

维氏硬度测定所采用载荷小，压痕浅，故特别适用于测定零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度。

此外，载荷可调范围大，对软、硬材料均适用，测定范围为0-1000HV。

四、实验步骤：
1、洛氏硬度实验
1、根据试件的硬度测试要求来选择标尺，依据标尺确定总试验力。

2、匀速转动变荷手轮，来改变主试验力大小。

3、将压头安装在测杆孔中，贴紧支承面，把压头紧固螺钉略为拧紧，将试
件放在试台上。

4、顺时针转动旋轮，升降丝杆上升，压头与试件接触时，缓慢平稳上升丝
杆，直到显示窗口显示295～305 之间，硬度计开始加荷→保荷→卸荷，自动完成测试过程。

注意：如显示窗口数值超过305，本机则发出“滴……”
声报警。

这时，下降丝杆，试件移动测试位置，重新进行测试。

当硬度计主试验力完全卸除后，听到“滴”声，显示窗口所显示的数值即为硬度值。

此时才可以逆时针旋转旋轮使压头脱离被测试件，本机自动复零，则一次试验
循环结束。

如需继续测试则可循环操作。

2、布氏硬度计实验
1、将压头推进压头轴孔中，贴紧支撑面，把压头柄缺口平面对着螺钉，略
微拧紧压头紧固螺钉。

2、打开电源开关，面板显示倒计数，一起在自动调整位置，当试验力显示
窗口为0时，仪器进入待机状态。

3、开机时仪器的预置力值设定在红色对应力值，保荷时间设定15秒，如果
选择其他试验力和时间，请阅读操作面板功能介绍。

4、准备工作就绪后，将试件平稳的放在试台上，转动旋轮上升试件，当试
验力施加时，A窗开始显示试验力，仪器发出“嘟、嘟、…”声不断，不能正常工作，请退下试台，改换测点位置重做。

加荷、保荷、卸荷三个阶段结束后，一次硬度测试过程结束，退下试台，仪器自动复位。

（保荷加载部分有轻微异响为正常现象）。

5、试验力保持时间：一般黑色金属10~15秒，有色金属30秒，硬度值小于
35HBW时为60秒。

3、维氏硬度计实验
1、打开电源开关，主屏幕点亮，转动试验力变换手轮，选择试验力。

负荷
的力值应和主屏幕上的显示一致，如力值显示不一致会导致计算公式错误而
影响示值，旋动变荷手轮时，应小心缓慢地进行，防止速度过快发生冲击。

2、转动压头与物镜切换手柄，使40X物镜处于主体正前方位位置（光学统
放大倍率400X，测量状态），10X的物镜作为观察之用。

3、将试样要放在试台上（置于物镜的中心位置），摇动升降丝杆手轮，使试
台上升，当物镜下端与试块或试样相距1～3mm时，眼睛通过测微目镜观察，在目镜中随着试台缓慢上升，可观察到亮度渐渐增强，说明聚焦面即将来到，此时应缓慢摇动手轮，直至目镜中观察到试块或试样表面的清晰成像为止，焦距已调好。

4、如果在目镜观察到的成像模糊，可转动目镜前部镜头（因每人的视觉都
存在着差异），直至清晰为止，如果在目镜中观察到的试块平面成像有局部亮、暗状况，则可调节光源装置上的三个调整螺钉，使光源处于中心位置，如果视场太亮或太暗，则可直接按面板上的L+L-键，将光亮度调到舒适清晰状态。

5、如果想观察到试块表面上较大的视场范围（寻找预置的位置等），将10X
物镜转换到主体的正前方，40X物镜的焦平面与10X物镜的略有差异，可摇动升降手轮使其成像清晰，旋动微分筒使x—y平台移动，即可找到预置位置。

6、转动切换手柄，使压头轴处于主体前方，按面板START键，仪器开始加
荷，这时主屏幕右上方显示↓表示正在加荷，加荷结束进入保荷状态时，主屏幕右上方的方框图内显示正在进入倒计数的时间数值。

保荷结束仪器开始卸荷，主屏幕右上方显示↑，表示正在卸荷，卸荷结束，主屏幕右上方显示凸，表示本次试验结束。

7、转动切换手柄，使40X物镜处于主体正前方，观察目镜中的压痕成像，
如压痕成像不清晰可旋动升降手轮，使其清晰，因为压痕有深度，在放大
400X物镜时，微小的深度像对焦平面有影响，这是正常的。

4、实验注意事项
1、试样两端要平行，表面要平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨，以
免影响测定。

2、圆柱试样应放在带有“V”形槽的工作台上操作，以防试样滚动。

3、加载时应细心操作，以免损坏压头。

4、测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下。

5、金刚钻压头系贵重物品，质硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或
其它物件碰撞。

6、应根据硬度实验机的使用范围，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。

五、实验数据：
洛氏硬度：
布氏硬度：
维氏硬度：
六、实验报告要求
1、整理实验目的和实验设备。

2、总结简述实验步骤和方法。

3、测量试验结果并记录。