金属材料硬度测试实验
金属材料的硬度实验
目录实验一金属材料的硬度实验 (1)实验二铁碳合金平衡状态显微组织分析 (6)实验三钢的热处理 (9)附表1： (12)附表2：布氏、洛氏、维氏硬度与强度换算对照表 (16)实验一金属材料的硬度实验一、实验目的1、了解硬度测定的基本原理及应用范围；2、测定钢试样的布氏、洛氏硬度值。
二、概述金属的硬度是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力，硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念，由于在金属表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，因而硬度值综合的反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变、抗力塑变强化以及大量形变抗力。
金属表面硬度值越高，抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其他机械性能（如强度指标b σ及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件和工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
三、布氏硬度实验基本原理1、实验原理布氏硬度实验是在布氏试验机上进行。
将直径为D 的硬化钢球在一定的载荷P 下压入金属表面（图1-1），并根据所得压痕d 的大小来断定硬度。
布氏硬度值是根据作用于钢球上的载荷对所得压痕表面积之比来确定，即BA P=HB （Kgf/mm 2） （1） 式中：P ——载荷（Kg ）B A —— 压痕的球面体（球缺）HB ——布氏硬度值由几何学可知球缺的面积等于：Dh A B π= （2）式中：D ——钢球直径h ——压痕深度(a) 原理图 (b) h 和d 的关系图1-1布氏硬度测定原理用压痕的直径和表示B A 可得：222d D D h --=（3） 如果把所得的B A 值代入公式（1）中，则有：][2][2HB 2222d D D D Pd D D P Dh P --=--==πππKgf/mm 2 （4） 式（4）中只有d 是变量，因此只需测出压痕直径，根据已知D 和P 值即可计算出金属表面的布氏硬度HB 的值。
工程材料：金属材料硬度测定
五、实验注意事项
1．试样两端要平行，表面应平整，若有油污或 氧化皮，可用砂纸打磨，以免影响测量。 2．圆柱形试样应放在带有“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 离开试样后再取下试样。 5．金刚石压头系贵重物件，质硬而脆，使用时 要小心谨慎，严禁与试样或其他物件碰撞。 6．应根据硬度试验机的使用范围，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。
9
当试验力P为N时计算公式如下：
0.102 P 0.204 P sin(136 / 2) P HV 1.891 2 2 F d d
10
与布氏硬度一样，维氏硬度值也不标注单位。维 氏硬度值的表示方法是：在HV前书写硬度值， HV后按顺序用数字表示试验条件(试验力/试验力 保持时间，保持时间为10-15s者不标)。例如 640HV30/20表示用30kgf(294N)试验力保持20s测 定的维氏硬度值为640。如果试验力为1kgf(9.8N)， 试验加载保持时间10-15s，测得的硬度值为560， 则可表示为560HV1。
四、实验步骤与方法
1．了解各种硬度计的构造、原理、使用方法、 操作规程和安全注意事项。 2．对各种试样选择合适的试验方法和仪器，确 定实验条件。根据实验和试样条件选择压 头、载荷(砝码)。 3．用标准硬度块校验硬度计。校验的硬度值不 应超过标准硬度块硬度值的±3%(布氏)或± (1%-1.5%)(洛氏)。
120°金刚石 圆锥体 Φ1.588mm 淬火钢球 120°金刚石 圆锥体
HRE
HRF HRG HRH HRK
Φ3.175mm 钢球
金属材料的硬度实验报告
金属材料的硬度实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对不同金属材料进行硬度测试，探究金属材料的硬度特性，并分析不同金属材料的硬度差异。
二、实验原理。
硬度是材料抵抗外力侵入的能力，通常用来衡量材料的抗划伤和抗压缩能力。
在实验中，我们将采用洛氏硬度计和布氏硬度计两种方法，分别对金属材料进行硬度测试。
洛氏硬度计通过在材料表面施加一定负荷下的压痕直径来计算硬度值，而布氏硬度计则是通过在材料表面施加一定负荷下的压痕面积来计算硬度值。
三、实验材料和设备。
1. 实验材料，铁、铝、铜、钛四种金属材料。
2. 实验设备，洛氏硬度计、布氏硬度计、显微镜、实验台、刻度尺、试验样品。
四、实验步骤。
1. 将铁、铝、铜、钛四种金属材料分别制成试验样品，保证其表面平整无瑕疵。
2. 分别使用洛氏硬度计和布氏硬度计对四种金属材料进行硬度测试，记录测试结果。
3. 使用显微镜观察每种金属材料在不同硬度下的压痕形貌，分析硬度测试结果。
五、实验结果与分析。
经过硬度测试，得到如下结果：1. 铁的硬度值为HB 200-300，HRB 60-80；2. 铝的硬度值为HB 15-25，HRB 45-50；3. 铜的硬度值为HB 30-50，HRB 50-70；4. 钛的硬度值为HB 300-400，HRB 80-100。
通过显微镜观察压痕形貌，可以看出不同金属材料在不同硬度下的压痕形态各异。
铁材料在较高硬度下呈现出清晰的压痕，而铝材料在较低硬度下呈现出较为模糊的压痕。
六、结论。
通过本次实验，我们发现不同金属材料的硬度存在较大差异，铁和钛的硬度较高，铝和铜的硬度较低。
硬度测试结果对于金属材料的选用和加工具有重要的指导意义。
七、实验总结。
本次实验通过对不同金属材料的硬度测试，深入了解了金属材料的硬度特性，并对硬度测试方法有了更加清晰的认识。
在今后的工程实践中，我们将根据不同金属材料的硬度特性，合理选用材料并进行相应的加工处理，以确保工程质量和安全。
总之，本次实验取得了良好的实验结果，对于金属材料的硬度特性有了更深入的了解，对于今后的学习和工作具有一定的指导意义。
金属材料的硬度试验实验报告
金属材料的硬度试验实验报告金属材料的硬度试验实验报告一、实验目的本实验旨在通过不同的硬度测试方法，对金属材料进行硬度试验，以了解和评估金属材料的硬度特性，包括其硬度的范围、分布、变化规律等，以期为材料的使用、加工和设计提供依据和参考。
二、实验原理硬度是金属材料的重要力学性能之一，它能反映金属材料抵抗局部变形的能力。
硬度的测试方法有很多，如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、努氏硬度等。
本实验将采用布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种方法对金属材料进行硬度试验。
1.布氏硬度：采用硬质合金球或钢球作为压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，以测量压痕的直径，并通过查表获得硬度值。
布氏硬度的优点是测量准确，重复性好，适用于测量较大和较软的金属材料。
2.洛氏硬度：采用金刚石或碳化硅的压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，以测量压痕的深度，并通过查表获得硬度值。
洛氏硬度的优点是操作简便快捷，适用于测量较薄或较硬的金属材料。
3.维氏硬度：采用金刚石或碳化硅的压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，以测量压痕的面积，并通过查表获得硬度值。
维氏硬度的优点是测量准确，适用于测量较小或较软的金属材料。
三、实验步骤1.样品准备：选取一定数量的金属材料样品，对其进行打磨、抛光和清洁处理，确保其表面无氧化物、锈迹等杂质。
2.布氏硬度试验：选择合适的硬质合金球或钢球作为压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，测量压痕的直径，并查表获得硬度值。
每个样品至少测量三个点，以取得平均值。
3.洛氏硬度试验：选择合适的金刚石或碳化硅的压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，测量压痕的深度，并查表获得硬度值。
每个样品至少测量三个点，以取得平均值。
4.维氏硬度试验：选择合适的金刚石或碳化硅的压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，测量压痕的面积，并查表获得硬度值。
每个样品至少测量三个点，以取得平均值。
5.数据处理与分析：将实验数据整理成表格和图表，分析金属材料的硬度特性，包括其硬度的范围、分布、变化规律等。
金属材料硬度实验测定实验报告_实验报告_
金属材料硬度实验测定实验报告金属材料硬度实验测定实验一、实验目的(1)了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。
(2)学会正确使用硬度计。
二、实验设备（1）布氏硬度计（2）读数放大镜（3）洛氏硬度计（4）硬度试块若干（5）铁碳合金退火试样若干（ф20×10mm的工业纯铁，20，45，60，T8，T12等）。
（6）ф20×10mm的20，45，60，T8，T12钢退火态，正火态，淬火及回火态的试样。
三、实验内容1、概述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：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。
洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。
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。
显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。
2、实验内容及方法指导（1）布氏硬度试验测定。
（2）洛氏硬度试验测定。
（3）试验方法指导。
3、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）圆柱形试样应放在带有“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试样。
（5）金刚钻压头系贵重物品，资硬而脆，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。
四、实验步骤1、布氏硬度试验布氏硬度试验是用载荷P把直径为D的淬火钢球压人试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测量钢球在试样表面上所压出的压痕直径d，从而计算出压痕球面积A，然后再计算出单位面积所受的力（P/A值），用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号HB 表示。
金属材料硬度测试实验
金属材料硬度测试实验D(D V D 2 d 2)HBW 呼0.204F 实验报告同组实验者: 一、实验目的1. 了解不同类型硬度测试的基本原理。
2. 了解不同类型硬度测试设备的特点及应用范围。
3. 掌握各类硬度计的操作方法。
二、实验原理金属的硬度可以认为是金属材料表面在压应力作用下抵抗塑性变形的一种 能力。
硬度测试能够给出金属材料软硬度的定量概念，即:硬度示值是表示材料软硬程度的数量指标。
由于在金属表面以下不同深度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地反映压痕附近局部体积内金属的弹 性、微量应变抗力、应变强化能力以及大量形变抗力。
硬度值越高，表明金属抵 抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
硬度的大小对于机械零件 或工具的使用寿命具有重要的影响。
硬度测试方法有很多，大体可以分为弹性回跳法（如肖氏硬度）、压入法（如 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）和划痕法（如莫氏硬度）等三类。
硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能，其物理意义随着试验方法的不同 而表示不同的意义。
其中弹性回跳法主要表征金属弹性变形功的能力； 压入法主要表征金属塑性变形抗力及应变硬化能力；而划痕法主要表征金属切断能力。
下面介绍三种最常用的硬度测试方法：1、布氏硬度（1）布氏硬度试验原理用一定直径D （ mm 的硬质合金球作为压头，用一定的试验力 F （N ）,将其 压入试样表面，经过规定的保持时间 t （s ）之后卸载试验力，观察试样表面， 会发现有残留压痕（如图1）。
测残留压痕的平均直径d （mm ，然后求出压痕球 形面积A （ mm ）。
布氏硬度值（HBW 就是试验力F 除以压痕表面积A 所得的商， F 以N 作为单位时，其计算公式为课程名称: 材料性能研究技术 成绩: 实验名称: 金属材料硬度测试实验批阅人:实验时间:实验地点：X5406报告完成时间：2 姓名:学号:班级:指导教师:注：布氏硬度值不标出单位布氏硬度试验用的压头球直径有 10mm 5mm 2.5mm 和Imm 四种，主要根据 试验厚度选择，选择要求是使压痕深度 h 小于试样厚度的1/8。
维氏硬度实验方法标准
维氏硬度实验方法标准维氏硬度是一种常用的材料硬度测试方法，广泛应用于金属材料的硬度测试。
维氏硬度测试方法通过在一定负荷下，利用金刚石或硬质合金锥形体对试验材料表面进行压痕测试，通过压痕的长径和短径之比来确定材料的硬度值。
本文将介绍维氏硬度实验方法的标准操作流程，以及实验中需要注意的事项。
实验仪器和试验材料准备。
1. 实验仪器，维氏硬度计、金刚石或硬质合金锥形体、显微镜。
2. 试验材料，需进行硬度测试的金属材料样品。
实验操作流程。
1. 将试验样品放置在水平台上，调整试验样品与硬度计的位置，使其处于合适的测试位置。
2. 调整试验仪器，使其负荷针对试验材料表面施加合适的负荷。
3. 施加负荷后，观察金刚石或硬质合金锥形体对试验材料表面的压痕情况。
4. 使用显微镜观察压痕，测量压痕的长径和短径。
5. 根据测量结果计算出试验样品的维氏硬度值。
实验注意事项。
1. 在进行维氏硬度测试时，应确保试验样品表面光洁平整，避免表面有凹凸不平或氧化层影响测试结果。
2. 在调整试验仪器时，应根据试验材料的不同特性选择合适的负荷，以保证测试的准确性。
3. 在观察压痕时，应使用显微镜进行观察，确保能够清晰地观察到压痕的形状和尺寸。
4. 在测量压痕的长径和短径时，应使用精密测量工具进行测量，确保测量结果的准确性。
5. 在计算维氏硬度值时，应根据压痕的长径和短径之比，参照硬度计的标准曲线或公式进行计算，得出最终的硬度值。
维氏硬度实验方法标准的正确操作对于材料硬度测试具有重要意义，只有严格按照标准操作流程进行测试，才能得到准确可靠的硬度测试结果。
希望本文介绍的维氏硬度实验方法标准能够对相关人员在实验操作中有所帮助，提高实验的准确性和可靠性。
金属材料的硬度实验
金属材料的硬度实验金属材料的硬度是其抵抗外力的能力，通常用于评价金属材料的质量和适用范围。
本文将介绍金属材料硬度的实验方法和步骤，以及实验中需要注意的问题。
一、硬度的定义及意义。
硬度是材料抵抗外力的能力，通常用来评价材料的耐磨性和耐刮性。
在工程领域中，硬度是金属材料的重要性能指标之一，对于材料的选择和加工具有指导意义。
二、硬度的测试方法。
1. 洛氏硬度测试法，利用洛氏硬度计对金属材料进行硬度测试，通过压入金属表面的钻头深度来评价其硬度。
2. 布氏硬度测试法，利用布氏硬度计对金属材料进行硬度测试，通过压入金属表面的压头表面积与压头压入深度的比值来评价其硬度。
3. 维氏硬度测试法，利用维氏硬度计对金属材料进行硬度测试，通过压入金属表面的金刚石圆锥体的压头表面积与压头压入深度的比值来评价其硬度。
三、硬度实验步骤。
1. 准备实验材料，选择需要测试硬度的金属材料样品，并进行表面处理，确保表面平整干净。
2. 进行硬度测试，根据所选的硬度测试方法，选择相应的硬度计进行测试，按照操作说明进行测试。
3. 记录测试数据，记录测试时所施加的载荷和压头的压入深度，并计算出硬度值。
4. 分析测试结果，根据测试数据，对金属材料的硬度进行评价和分析，比较不同材料的硬度值。
四、硬度实验注意事项。
1. 确保实验环境，硬度测试需要在相对稳定的环境条件下进行，避免外界因素对测试结果的影响。
2. 注意测试方法选择，根据不同金属材料的特性和要求，选择合适的硬度测试方法，确保测试结果准确。
3. 控制测试载荷，在进行硬度测试时，需要严格控制所施加的载荷大小，避免因为过大的载荷导致测试结果不准确。
4. 多次重复测试，为了确保测试结果的准确性，建议进行多次重复测试，并取平均值作为最终测试结果。
五、总结。
通过本文的介绍，我们了解了金属材料的硬度实验方法和步骤，以及实验中需要注意的问题。
硬度测试是评价金属材料质量和性能的重要手段，对于工程应用具有重要意义。
金属材料硬度测试实验
洛氏硬度试验常用的压头有两种：一种是顶角为120的金刚 石圆锥，另一种是直径为1”/16（1.588mm）的淬火钢球。 据金属材料软硬程度不同，可选用不同的压头和负荷配合使 用，最常用的是HRA、HRB、和HRC。这三种压头、负荷 及应用范围可参考相关资料。
3、显微硬度
显微硬度计是近年来常用测量硬度的设备。测量硬度是 通过升降显微硬度计的调焦机构、测量显微镜、加荷机构， 正确选择负荷、加荷速度进行全自动加卸试验力及正确控 制试验力保持时间，通过显微硬度计光学放大，测出在一 定试验力下金刚石角锥体压头压入被测物后所残留压痕的 对角线长度，来求出被测物硬度值。
3
1D(D D2 d2)
2
由压头球直径D和测量所得的试样压痕直径d可算出压 痕面积，即：:
S= 1D(D D2 d2) （×试验力/压痕表面积，即：
HBW0.102
2F
D(D D2d2)
（2-2）
上式中: ；D, d 单位为mm；F 单位为N。
一、实验目的
1. 了解布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度的测量原 理； 2. 掌握各种硬度测量仪器的使用方法； 3. 掌握不同金属材料硬度差异及常用硬度测试方 法。
1
二、实验仪器和材料
1. 布氏硬度仪、洛氏硬度仪、显微硬度仪 2.淬火45#钢样品、Q235钢样品
三、实验概述
1、布氏硬度测量 布氏硬度测量原理是将一定直径的硬质合金球施加试验力 压入试样表面经规定的保持时间后，卸除试验力，测量试 样表面压痕的直径。
• 显微硬度适用于测定微小、薄形试件、表 面渗镀层、不同金相组织等试件的显微硬 度和测定玻璃、陶瓷、玛瑙、宝石等脆性 材料的显微硬度
• 适用范围：热处理、碳化、淬火硬化层， 表面覆层，钢，有色金属和微小及薄形零 件等.
金属硬度测定实验报告
金属硬度测定实验报告篇一：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。
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（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—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）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相似关系，其必要条件就是使压入角保持不便。
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φ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=常数，所得的HB值都是一样的。
金属材料布氏硬度试验第一部分试验方法
金属材料布氏硬度试验第一部分试验方法
布氏硬度试验是常用的金属材料硬度测试方法之一，通过在金属材料表面施加一定压力，测量压入钢球或钻石锥锐尖所产生的压印直径，从而计算出硬度值。
布氏硬度试验主要分为两个部分：第一部分是准备工作，第二部分是试验操作。
第一部分：准备工作
1. 确定试验材料：根据需要测试的金属材料类型，选择相应的试验方法和试验载荷标准。
2. 磨平试样：将试样切割或锯割成适当的形状和尺寸，然后用砂纸或磨料将试样表面磨平，确保试样表面平整。
3. 清洁试样：用酒精或丙酮等溶剂清洁试样表面，确保无油污和杂质。
第二部分：试验操作
1. 将经过准备的试样放在试验台上，将布氏硬度计放置在试样表面上。
2. 选择合适的试验载荷：根据试样的硬度范围选择合适的试验载荷。
一般来说，当试样的硬度较低时，使用较小的试验载荷；当试样的硬度较高时，使用较大的试验载荷。
3. 施加试验载荷：通过手动或电动方式施加试验载荷，使硬度计的压头与试样表面接触，并保持一定的时间，典型情况下为15-30秒。
4. 释放试验载荷：将试验载荷释放，使压头与试样分离。
5. 测量压印直径：使用显微镜或硬度计的读数仪表，测量压印
直径的两个最大对称距离。
通常，测量读数仪表有两个模式，一个用于钢球硬度计，一个用于钻石锥硬度计。
6. 计算硬度值：根据测得的压印直径和试验载荷值，使用硬度计算公式计算出布氏硬度值。
需要注意的是，在实施布氏硬度试验之前，需要熟悉试验设备的操作方法，并确保硬度计的压头和试样表面之间无杂质。
此外，为获得准确的硬度值，应随机选择多个试验点，并在不同位置进行多次试验。
实验一 金属材料的硬度实验_2
实验一、金属材料的硬度实验一、实验目的1. 了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2. 了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
二、实验原理硬度是金属材料局部抵抗硬物压入其表面的能力或金属材料表面抵抗局部塑性变形的能力。
测量硬度的方法主要有压入法、回跳法和刻划法三大类：压入法硬度试验的主要特点是：实验时应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。
金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb=K×HB σb：材料的抗拉强度值；HB：布氏硬度值；K：系数洛氏硬度测试法（1）洛氏硬度试验的基本原理洛氏硬度试验的原理和布氏的不同在于：它不是以测量压痕的面积来计算硬度，而是根据压痕深度来确定硬度值指标。
洛氏硬度测定时，在规定条件下，将压头（顶角为120°的金刚石圆锥或直径为1/16"（1.588mm）的淬火钢球或硬质合金球）分两个步骤压入试样表面。
卸除主试验力后，在初试验力下测量压痕残余深度h，然后根据压痕的深度确定被测金属材料硬度值的方法称为洛氏硬度测试法，具体过程如下：图1洛氏硬度试验原理图图1中0-0位置为未加载荷时的压头位置，1-1位置为加上10 Kgf预加载荷后的位置，此时压入深度为h1，2-2位置为加上主载荷后的位置，此时压入深度为h2，h2包括由加载所引起的弹性变形和塑性变形，卸除主载荷后，由于弹性变形恢复而稍提高到3-3位置，此时压头的实际压入深度为h3。
洛氏硬度就是以主载荷所引起的残余压入深度（h=h3-h1）来表示。
但这样直接以压入深度的大小表示硬度，将会出现硬的金属硬度值小，而软的金属硬度值大的现象，这与布氏硬度所标志的硬度值大小的概念相矛盾。
为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致，采用一常数（k）减去（h3-h1）的差值表示硬度值。
为简便起见又规定每0.002mm 压入深度作为一个硬度单位（即刻度盘上一小格）。
实验一材料的硬度测试实验
实验一材料的硬度测试实验摘要：本实验旨在使用维克氏硬度计测试不同材料的硬度。
实验设计了三个不同的试样，分别是金属、陶瓷和塑料。
通过在试样上施加一定的力量，并测量压痕的长度，可以计算出每个材料的硬度值。
实验结果表明，金属材料具有最高的硬度值，陶瓷材料次之，塑料材料最低。
引言：硬度是材料抵抗划伤或形变的能力。
硬度测试是一种常见的材料力学性能测试方法。
其中，维克氏硬度是最常用的硬度测试方法之一方法：1.实验材料和设备：-金属试样（如铁、铝等）-陶瓷试样（如瓷砖、陶瓷碗等）-塑料试样（如塑料瓶、塑料容器等）-维克氏硬度计-萤光显微镜-试样夹具-钻石压头-数字显微镜2.实验步骤：a.准备金属试样，并清洁试样表面以去除任何杂质。
b.将试样夹紧于试样夹具上。
c.用维克氏硬度计的钻石压头对试样施加压力，压痕深度应适中。
d.使用萤光显微镜观察和测量压痕的长度，记录下数据。
e.重复上述步骤对陶瓷和塑料试样进行测试，并记录数据。
3.数据处理：a.根据压痕的长度，计算出每个材料的硬度值。
b.比较不同材料的硬度值，并进行分析和讨论。
结果与讨论：根据实验结果，可以得出以下结论：1.金属材料具有最高的硬度，表明金属材料在抵抗划伤或形变方面具有较高的能力。
2.陶瓷材料的硬度次之，表明陶瓷材料比塑料材料更耐磨、耐刮擦。
3.塑料材料具有最低的硬度值，说明塑料材料容易被划伤或形变。
结论：通过维克氏硬度测试，可以粗略地评估材料的硬度。
本实验结果表明，金属材料的硬度最高，塑料材料的硬度最低。
这些数据对于材料选择和应用具有重要的参考价值。
附录：实验中的数字或计算可以在附录中进行详细列出。
例如，压痕长度的测量数据、硬度计算公式等。
金属硬度试验实施细则
金属硬度试验实施细则引言概述：金属硬度试验是评估金属材料硬度的一种常用方法，它对于材料的性能评估、质量控制以及工程设计等方面都具有重要意义。
本文将详细介绍金属硬度试验的实施细则，包括试验前的准备工作、试验方法的选择、试验操作的注意事项以及结果的分析与判定。
一、试验前的准备工作1.1 材料选择在进行金属硬度试验之前，首先需要选择要测试的金属材料。
根据试验目的和要求，选择与实际使用材料相似的样品进行试验，确保试验结果的准确性和可靠性。
1.2 样品制备样品制备是金属硬度试验的重要环节。
首先，根据试验要求，选择合适的样品尺寸和形状，确保试验结果具有代表性。
然后，对样品进行表面处理，如去除氧化层、清洁污垢等，以保证试验时的准确性和一致性。
1.3 试验设备校准在进行金属硬度试验之前，需要对试验设备进行校准。
校准过程包括校准硬度计的刻度和读数准确性，以及校准试验机的负荷和位移准确性。
只有确保试验设备的准确性，才能保证试验结果的可靠性和准确性。
二、试验方法的选择2.1 布氏硬度试验布氏硬度试验是金属硬度试验中最常用的方法之一。
它通过在试验样品表面施加一定负荷，然后测量印痕的直径或对角线长度，根据布氏硬度表确定硬度值。
该方法适用于各种金属材料，具有简单、快速、准确的特点。
2.2 洛氏硬度试验洛氏硬度试验是金属硬度试验中另一种常用方法。
它通过在试验样品表面施加一定负荷，然后测量印痕的深度，根据洛氏硬度表确定硬度值。
该方法适用于各种金属材料，尤其适用于较软的金属材料。
2.3 维氏硬度试验维氏硬度试验是金属硬度试验中常用的一种方法。
它通过在试验样品表面施加一定负荷，然后测量印痕的对角线长度，根据维氏硬度表确定硬度值。
该方法适用于各种金属材料，尤其适用于较硬的金属材料。
三、试验操作的注意事项3.1 试验环境金属硬度试验需要在恒定的环境条件下进行，以排除温度、湿度等因素对试验结果的影响。
试验室应保持适宜的温度和湿度，同时避免试验设备受到外界振动和干扰。
GBT-231-金属材料-布氏硬度试验-
四 试验操作要点（1）
· 试验温度
要求较高的试验, 室温应控制在23℃土5℃。
· 试样的支承
· 试样支承面、压头表面及试验台面应清洁。试样应稳固地放在 试验台面上, 保证在试验过程不产生倾斜、位移及挠曲。加力 时试验力作用方向应与试验面垂直。对于不规则的工件试样, 应根据其特殊形状, 制作合适的试样支承台。支承台应具备足 够的支撑刚性。
五、试验报告
· GB/T231 的本部编号 · 有关试样的详细描述 · 如果试验温度不在10~35℃, 应注明试验温度 · 试验结果 · 不在本部分规定之内的操作 · 影响试验结果的各种细节
谢谢！
· 在试验过程中, 若使用的压头直径不能满足试样厚度时, 应选择下一档 直径的球体压头 。当改变压头直径时, 应保持原F／D2这一常数不变, 才可与采用其他压头直径试验结果进行比较 。
四 试验操作要点（3）
· 钢材料不同条件下的试验力、试验力-压头球直径平方的比 率见表1。
表1 钢材料不同条件下的试验力
图2 压痕直径d与 深度h的关系
二 布氏硬度表示方法
用符号HBW表示，符号HBW之前书写硬度值，符号后面依次表 示球体直径、试验力及试验力保持时间。当试验力保持时间为10～ 15s时不标注。
例: 600 HBW 1/ 30 / 20 试验力保持时间为20S 施加的试验力为30kgf=29.42N硬质合金球的直径为1mm 硬度符号 布氏硬度值
三 试样
· 试样的试验面应是光滑的平面, 并且不应有氧化皮及外来 污物, 尤其不应有油脂。试样表面应能保证压痕直径的精 确测量, 建议表面粗糙度参数Ra应在1.6μm以下。
· 制备试样时, 应使过热或过冷加工等因素对试样表面性能 的影响减至最小。
金属材料硬度实验测定实验报告
金属材料硬度实验测定实验报告金属材料硬度实验测定实验一、实验目的(1)了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。
(2)学会正确使用硬度计。
二、实验设备（1）布氏硬度计（2）读数放大镜（3）洛氏硬度计（4）硬度试块若干（5）铁碳合金退火试样若干（ф20×10mm的工业纯铁，20，45，60，T8，T12等）。
（6）ф20×10mm的 20，45，60，T8，T12钢退火态，正火态，淬火及回火态的试样。
三、实验内容1、概述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：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。
洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。
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。
显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。
2、实验内容及方法指导（1）布氏硬度试验测定。
（2）洛氏硬度试验测定。
（3）试验方法指导。
3、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）圆柱形试样应放在带有“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试样。
（5）金刚钻压头系贵重物品，资硬而脆，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。
四、实验步骤1、布氏硬度试验布氏硬度试验是用载荷P把直径为D的淬火钢球压人试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测量钢球在试样表面上所压出的压痕直径d，从而计算出压痕球面积A，然后再计算出单位面积所受的力（P/A值），用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号HB表示。
金属材料的硬度实验
实验五金属材料的硬度实验一、实验目的1、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度测定的基本原理和硬度值表示方法；2、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度测定的应用范围；3、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度计的主要结构及操作方法。
二、实验原理金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力，硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属表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。
硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越高，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其它力学性能(如强度指标σb塑性指标ψ和δ)之间有一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
1、硬度的实验方法硬度的实验方法很多，主要有以下三大类：（1）压入法该方法测出的硬度值主要反映金属表面抵抗另一物体压入引起塑性变形的能力。
压入法又可分为布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）、努氏硬度（HK）、显微硬度。
在机械工业中广泛采用的测定硬度的方法是压入法。
（2）刻划法该方法测出的硬度表征金属抵抗破裂的能力。
（3）弹性回跳法该方法是将规定形状的金刚石冲头从固定的高度h0落在试样表面上，冲头被弹起一定高度h。
金属越硬，回跳高度h数值越大，因而规定用（h/h0）K=HS。
称为肖氏硬度，主要用于大型工件及表面曲面的曲率半径>32mm的工件。
2、硬度测试的作用与特点(1) 金属的硬度测试可大概推知其对应的强度金属的硬度与强度指标之间存在如下的定量关系：σb≈K.HBW式中σb–材料的抗拉强度；HBW–布氏硬度值；K–系数，与材质和处理状态有关，常用材料K值如下：碳素结构钢HBW>175 K=0.36退火状态的碳钢K=0.34～0.36合金调质钢K=0.33～0.35非铁金属合金K=0.33～0.53(2) 硬度试验时应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验报告
课程名称：材料性能研究技术成绩：实验名称：金属材料硬度测试实验批阅人：
实验时间：实验地点：x5406 报告完成时间：2
姓名：学号：班级：
同组实验者：指导教师：
一、实验目的
1.了解不同类型硬度测试的基本原理。
2.了解不同类型硬度测试设备的特点及应用范围。
3.掌握各类硬度计的操作方法。
二、实验原理
金属的硬度可以认为是金属材料表面在压应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测试能够给出金属材料软硬度的定量概念，即：硬度示值是表示材料软硬程度的数量指标。
由于在金属表面以下不同深度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地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量应变抗力、应变强化能力以及大量形变抗力。
硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
硬度的大小对于机械零件或工具的使用寿命具有重要的影响。
硬度测试方法有很多，大体可以分为弹性回跳法（如肖氏硬度）、压入法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）和划痕法（如莫氏硬度）等三类。
硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能，其物理意义随着试验方法的不同而表示不同的意义。
其中弹性回跳法主要表征金属弹性变形功的能力；压入法主要表征金属塑性变形抗力及应变硬化能力；而划痕法主要表征金属切断能力。
下面介绍三种最常用的硬度测试方法：
1、布氏硬度
（1）布氏硬度试验原理
用一定直径D（mm）的硬质合金球作为压头，用一定的试验力F（N），将其压入试样表面，经过规定的保持时间t（s）之后卸载试验力，观察试样表面，会发现有残留压痕（如图1）。
测残留压痕的平均直径d（mm），然后求出压痕球形面积A（mm²）。
布氏硬度值（HBW）就是试验力F除以压痕表面积A所得的商，F以N作为单位时，其计算公式为
注：布氏硬度值不标出单位
布氏硬度试验用的压头球直径有10mm、5mm、2.5mm和1mm四种，主要根据试验厚度选择，选择要求是使压痕深度h小于试样厚度的1/8 。
当试样厚度足够时，应尽量选用10mm的压头球。
（2）布氏硬度的特点
布氏硬度试验时一般采用直径较大的压头球，所以它所得的压痕面积会比较大。
压痕面积大的一个优点就是它的硬度值能反映金属在较大范围内各组成相的平均性能，而不会受到个别的组成相和微小相的影响，所以说，布氏硬度试验主要用于测定灰口铸铁，轴承合金等具有粗大晶粒或组成相的金属材料的硬度；压痕较大的另外一个优点就是实验的数据稳定，重复性强。
但是压痕面积较大的缺点就是不能再成品上进行试验，布氏硬度的另外一个缺点就是对于不同的材料需要更换不同直径的压头球并且需要改变试验力，压痕直径的测量也会比较麻烦，所以一般不用于自动检测。
（3）布氏硬度的表示方法
布氏硬度值与试验规范有关，所以它的表示方法能反映规范的内容，布氏硬度的表示方法有：①硬度值；②符号HBW；③球直径；④试验力；⑤试验力保持时间（10s-15s不标注）。
后3项之间各用斜线隔开。
如600HBW1/30/20 表示用直径1mm的硬质合金球在294.2N试验力下保持20s测得的不是硬度值为600。
需要注意的是：在布氏硬度表示方法中，试验力的单位是千克力（kgf），2者的换算关系是1kgf=9.80665N。
2、洛氏硬度
（1）洛氏硬度试验原理
洛氏硬度是通过测量压痕深度来表示材料的硬度值。
洛氏硬度试验所用到的压头有两种：一种是一定直径的小淬火钢球或硬质合金球；另外一种就是圆锥角α=120°的金刚石圆锥体。
试验时，先加初试验力，在试样表面得到一压痕，深度为。
此时，此时，测量压痕深度的指针在表盘上指零。
然后加上住试验力，压头压入深度为。
表盘上指针以逆时针方向转动到相应的刻度位置。
试样在作用下产生的总变形中包括弹性变形与塑性变形。
当卸除后，总变形中的弹性变形恢复，压头回升一段距离。
这时试样表面残留的塑性变形深度即为压痕深度，而指针顺时针方向转动停止时所指的数值就是洛氏硬度值。
规定每0.002mm的压痕深度为一个硬度单位。
于是洛氏硬度值（HR）的计算公式：
式中，当使用金刚石圆锥压头时，k=0. 2mm：当使用淬火钢球或硬质合金压头时，k=0.26 mm。
（2）洛氏硬度的特点
洛氏硬度试验的优点是：压痕较小，可在工件上进行试验；操作简便，迅速，硬度值可以直接读出；采用不同的标尺可以测定各种软硬不同的金属盒厚薄不一的试样的硬度，所以广泛用于热处理的质量检测。
它的缺点是：压痕较小，代表性差；若材料中有偏析和组织不均匀等缺陷，则其测得的硬度重复性差，分散度大；由于用不同的标尺所测得的硬度值彼此没有联系，所以不能够直接比较。
（3）洛氏硬度的表示方法。
不同的压头和试验力对应不同的洛氏硬度标尺。
一般经淬火处理的钢或工具都采用HRC测量。
洛氏硬度的表示方法是：硬度值，符号HR，标尺字母。
如70HRC表示用C标尺所测得的洛氏硬度值为70。
3、维氏硬度
（1）维氏硬度试验原理
维氏硬度是根据压痕单位面积所承受的试验力来计算硬度值的，其压头是两相对面间夹角α为136°的金刚石四棱椎体。
压头在试验力F（N）作用下将试样的表面压出一个四方锥形的压痕，经过一定的保持时间后卸载试验力，测出压痕对角线的平均长度d[d=（d1+d2）/2],用来计算压痕表面积A（mm²）。
维氏硬度值（HV）为试验力F除以压痕表面积A所得的商，即
注：维氏硬度值不标注单位。
维氏硬度采用正四棱锥体做压头的原因,是当改变试验力时压痕的几何形状总保持相似，而不致影响硬度值。
维氏硬度常用的试验力范围为49.03-980.7N，使用时应视材料的厚度及预期的硬度,尽可能的采用较大的试验力，以减小压痕尺寸的测量误差。
如果维氏硬度试验时所选用的试验力较小，在0.098N-0.9807N之间，则课测定金属箔、极
箔的表面层的硬度以及合金中各种组成相的硬度。
由于压痕的尺寸较小，所以为了提高精度，需要配用显微放大装置，这就是显微维氏硬度试验。
维氏硬度的特点
维氏硬度的优点是：不存在洛氏硬度试验时不同标尺无法统一的弊端；不存在布氏硬度试验时要求试验力F与压头直径D之间所规定的条件的约束；试验时试验力可以任意选取，而且压痕测量的精度较高，测得的硬度较为准确。
缺点是由于硬度值需要通过测量压痕对角线长度后才能进行计算或查表，所以工作效率低。
维氏硬度的表示方法是：硬度值，符号HV，试验力，试验力保持时间（10-15s不标注）。
如600HV30表示试验力为294.2N下保持10-15s测得的维氏硬度为640。
对比三种硬度测试方法，布氏硬度适用于硬度较低的材料，一般小于HRC15，如有色金属、低碳钢等；洛氏硬度则可以测高硬度的材料，硬度值在HRC20—67之间；维氏硬度的应用非常广泛，特别适用于测试表面处理层等小范围的硬度，但是测试前试样必须抛光处理。
实验设备及材料
1、实验设备：布氏硬度计，洛氏硬度计，数字式显微硬度计，测量显微镜。
2、实验材料：A3钢正火，45#钢淬火+回火，A3钢退火。
实验内容
1、制备样品
首先，取A3钢和45#钢进行如下表所示的热处理：
表1 热处理方案
试样编号
1#
2#
3#
材料
A3钢
45#钢
A3钢
处理工艺
正火
淬火+回火
退火
然后，对热处理后的3个试样分别进行磨制、抛光等处理，其中3#试样还要用硝酸酒精溶液进行腐蚀处理。
2、硬度测试
对3个试样，分别利用与其对应的硬度测试方法测出其硬度值，并记录于表2中：
表2 硬度测试结果
试样编号
1#
2#
3#
测试方法
布氏硬度（HB）
(1875N;10mm)
洛氏硬度（HRC）
维氏硬度（HV）
珠光体
铁素体
硬
度
值
124.70
59.5
105.8
134.1
127.07
58.5
146.0
214.3
125.60
60.0
平均值
59.3
结果分析
从表1中拟定的不同材料的硬度测试方法和表2中硬度测试的结果分析可知：
A3钢正火试样的硬度值较低，用布氏硬度测得，这是因为A3钢正火组织为P+F，其硬度较低，而布氏硬度适合于测试较软的材料，如有色金属和低碳钢等，其可测试的硬度值一般小于HRC15。
45#钢淬火+回火试样的硬度值较高，测试的是其洛氏硬度，这是因为45#钢淬火+回火组织是回火马氏体，为较硬的组织，洛氏硬度可以测试较硬的材料，其可测硬度值在HRC20—HRC67之间。
对于3#试样A3钢退火材料，其组织为珠光体+铁素体，本实验中要测试的是珠光体和铁素体的硬度，测试的是显微组织的硬度，而维氏硬度具有可以测试微观组织硬度的优点，所以只有使用维氏硬度来测量，但是试样测试前必须进行抛光处理。
另外，通过对比珠光体和铁素体的硬度，也验证了铁素体硬度大于珠光体的结论。
体会。