实验1金属材料硬度测定
金属洛氏硬度试验第1部分试验方法
≤3s; • 施加主试验力在1s ～8s完成; • 总试验力保持时间4s ±2 s ; 低硬度材料经协商
可延长时间,偏差±2s.
• 两相邻压痕中心间的距离≥4倍压痕直径, 并 且≥2mm.
• 任一压痕中心至试样边缘的距离≥2.5倍压 痕直径, 并且≥1mm.
11 凸圆柱面洛氏N和T标尺硬度 修正时的线性内插法计算
• 附录C的表C.3和表C.4规定凸圆柱面洛氏N和T标 尺硬度的修正时,不在表中给出的值可通过线性内 插法求得.线性内插法按如下计算:
例1:表C.4(T标尺) , 相同半径下不同硬度的内插:
表面洛氏硬度读数 圆柱半径 修正值
80
1.6
3
90
表1 ( 续)
标尺 C
标准块硬度 20～≤70HRC
示值误差
示重复性
≤0.02(100- )或
±1.5HRA 0.8洛氏单位b
N
T b 以较大为准
±2HRN ±3HRT
≤0.04(100- ) 或
1.2洛氏单位b ≤0.06(100- )
或
2.4洛氏单位b
7 试样
• 试样的试验面应光华平坦,无氧化皮和外来污物;
• 增加了对薄产品HR30Tm的试验规范; • 增加了附录F对金刚石压头的说明; • 删除了硬度换算采用相应国家标准的规定.
2 范围
• 适用于金属材料测定 洛氏硬度和表面洛氏 硬度.(包括9个洛氏标尺, 6个表面洛氏硬度 标尺)
• 各标尺适用的范围见标准中表1洛氏硬度标 尺.
3 引用文件
• GB/T230.2-2002 金属洛氏硬度试验 第2 部分:硬度计(A 、 B 、 C 、 D、 E 、 F 、 G、 H、 K 、 N、 T标尺)的检验. 该标准修改采用ISO 6508-2:1999.
实验一 粉末冶金材料组织观察与硬度测试
实验一粉末冶金材料组织观察与硬度测试实验学时4h 实验性质综合实验要求必做所属课程粉末冶金一、实验目的掌握Fe基粉末冶金烧结材料的相图，根据相图及显微形貌（组织特征）识别材料的组织，理解组织与成分之间的关系；能够根据有关定律及公式计算烧结铁基合金组织组成物的相对含量。
熟悉布氏、洛氏及维氏硬度计的结构原理及特点。
掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验方法，能独立进行操作；了解粉末冶金材料的组织特点及硬度之间的关系二、烧结Fe基合金组织特征概述粉末冶金一种冶金方法。
把金属粉末压制成型后再烧结成制品。
粉末冶金适用于高熔点、高硬度的金属或含有不互溶成分的合金制品的制造。
烧结铁基合金是目前应用非常广泛的粉末冶金工程材料，其基本相图为铁碳合金的平衡组织，是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础。
因此认识和分析铁碳合金的平衡组织有十分重要的意义。
此外，观察和分析铁碳合金的平衡组织有助于帮助我们进一步借助相图来分析问题。
所谓平衡组织，是指符合平衡相图的组织，即在一定温度，一定成分和一定压力下合金处于最稳定状态的组织，要获得这样的组织，必须使合金发生的相变在非常缓慢的条件下进行，通常将缓冷（退火）后的铁碳合金组织看作为平衡组织。
不同成分Fe基合金的平衡组织都是由铁素体、渗碳体、珠光体、石墨、孔隙、夹杂等组成，其区别仅在于分布形态和数量不同。
根据各组成物的形态、分布和数量可以判断和识别组织及含碳量。
1、铁素体：是碳在α-Fe中的固溶体。
碳的浓度是可变的，在727℃时达到最大溶解度（0.0218%）；常温下其碳浓度约为0.008%。
铁素体的硬度很低，塑性好，经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色。
铁素体有两种形态和分布：一是呈游离状的不规则多边形。
二是与渗碳体呈层状相间排列，如珠光体中的铁素体。
2、渗碳体：是碳与铁的一种化合物，化学式为Fe3C，含碳量高达6.69%，坚硬而脆，抗浸蚀能力很强，经4%硝酸酒精浸蚀后成白亮色。
渗碳体的分布和形态有：①游离的直条状渗碳体，如过共晶生铁中的Fe3CⅠ；②作为基体，其中分布有孤立的珠光体，即莱氏体中的渗碳体；③沿奥氏体晶界呈网状分布，如过共析钢的Fe3CⅡ；④与铁素体呈片层状分布，即珠光体中的Fe3C；⑤沿铁素体晶界分布，即工业纯铁中的Fe3CⅢ。
实验一 材料的硬度测试 材料硬度实验报告
实验一材料的硬度测试材料硬度实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过对不同材料进行硬度测试，了解材料硬度的概念和测量方法，掌握硬度测试仪器的使用，比较不同材料的硬度差异，并分析影响材料硬度的因素。
二、实验原理材料的硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
硬度测试的方法多种多样，常见的有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法等。
布氏硬度测试法是通过一定直径的硬质合金球，在规定的试验力作用下压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面压痕的直径。
布氏硬度值就是试验力除以压痕球形表面积所得的商。
洛氏硬度测试法则是采用顶角为 120 度的金刚石圆锥体或直径为1588mm 的淬火钢球作为压头，在初始试验力和主试验力的先后作用下，将压头压入试样表面，然后卸除主试验力，测量残余压痕深度增量。
维氏硬度测试是用相对面夹角为 136 度的正四棱锥金刚石压头，在规定的试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量压痕两对角线长度的平均值。
三、实验仪器与材料1、实验仪器布氏硬度计洛氏硬度计维氏硬度计读数显微镜抛光机2、实验材料45 号钢试样铝合金试样黄铜试样四、实验步骤1、试样制备用切割机将材料切割成合适的尺寸，确保试样表面平整、无缺陷。
使用砂纸对试样表面进行打磨，依次使用较粗的砂纸到较细的砂纸，直到试样表面光滑。
最后使用抛光机对试样表面进行抛光，使其达到镜面效果。
2、布氏硬度测试选择合适的压头和试验力。
对于较软的材料，通常选择较大直径的压头和较小的试验力；对于较硬的材料，则选择较小直径的压头和较大的试验力。
将试样平稳地放置在工作台上，调整压头位置，使其对准试样表面的中心。
缓慢加载试验力，保持规定的时间。
卸除试验力，使用读数显微镜测量压痕的直径。
3、洛氏硬度测试根据材料的预计硬度，选择合适的标尺。
将试样放置在工作台上，施加初始试验力，然后施加主试验力。
保持规定时间后，卸除主试验力，读取表盘上的硬度值。
金属维氏硬度试验第1部分试验方法
9.7 压痕中心间距和压痕中心至边 缘距离
由于压头压入试样表面时压痕周围的金属 经历塑性变形,产生应变硬化.如两个压痕距 离太近,后一个压痕会受前个压痕周围硬化 区的影响,造成硬度测量不准确.由于压痕周 围的硬化区大小与压痕的对角线长短相关, 所以,安全的压痕中心的距离应以压痕对角 线的倍数规定,见标准中7.6条.
试验后试样背面不应出现可见痕迹. • 小截面试样或外形不规则的试样,可将
试样镶嵌或采用专用支撑台进行试验. • 试样表面应平坦,光滑,无氧化皮及外来
物.
7 试验
• 试验温度: 试验在室温10℃～35℃下进行,对 于温度要求严格的试验,室温应为23 ℃±5 ℃.
• 试验力:按照标准中表4的规定选用试验力. • 试样支承面应清洁无异物.试样支承应稳固,试
试验力F/N
允许误差/%
F≥1.961
±1.0
0.09807≤F＜1.961
±1.5
9.2 压痕对角线测量误差
硬度计压痕测量误差和测量装置分辨力对 硬度的影响其形式相同:
HV 2 d 2
HV
d
规定压痕测量装置分辨力和最大允许误差 见表2 :
表2 压痕测量分辨力和允许误差
对角线长度 d/mm
9.4 试样表面粗糙度影响
试样表面机加工粗糙度对压痕测量影响主要是粗
糙度差的表面造成压痕对角线端点不清晰,使得测 量数据分散性大.为了能减小这种影响,建议试样 的表面粗糙度为:
表3 表面粗糙度
试样
粗糙度Ra/ m
显微维氏硬度试样
0.1
小负荷维氏硬度试样
0.2
维氏硬度试样
0.4
9.5 试样最小厚度
• 在曲面试样上测定的结果应按附录B进行修 正.
金属材料硬度
金属材料硬度金属材料的硬度是指金属材料抵抗外部力量的能力，也是金属材料的一项重要性能指标。
金属材料的硬度不仅与材料本身的性质有关，还与其晶粒结构、组织状态、加工工艺等因素密切相关。
在工程实践中，了解金属材料的硬度对于材料选择、加工工艺设计、零部件设计等方面都具有重要意义。
金属材料的硬度可以通过多种方法进行测试和评定，常见的硬度测试方法包括洛氏硬度测试、巴氏硬度测试、布氏硬度测试等。
这些测试方法通过在金属材料表面施加一定压力或载荷，然后测量金属材料在这一载荷下的表面变形或者压痕尺寸，从而得到金属材料的硬度数值。
不同的测试方法适用于不同类型的金属材料，可以得到不同的硬度数值，但都能反映出金属材料的硬度特征。
金属材料的硬度与其晶粒结构有着密切的关系。
通常情况下，晶粒尺寸越小，金属材料的硬度就越高。
这是因为在晶粒尺寸较小的金属材料中，位错和晶界的阻碍作用更为显著，从而增加了金属材料的硬度。
因此，通过控制金属材料的热处理工艺，可以有效地调控金属材料的晶粒尺寸，从而实现对金属材料硬度的调控。
此外，金属材料的硬度还与其组织状态密切相关。
在金属材料的组织状态中，如果存在着大量的析出相或者固溶强化相，通常会使金属材料的硬度得到提高。
这是因为这些析出相或者固溶强化相在金属材料中起到了增强金属材料强度和硬度的作用。
因此，在金属材料的合金设计和热处理工艺中，可以通过控制析出相或者固溶强化相的类型、数量和分布状态，来实现对金属材料硬度的调控。
在金属材料的加工工艺中，硬度也是一个重要的考量因素。
通常情况下，较高的硬度会使金属材料更加难以加工，增加了加工难度和成本。
因此，对于需要进行加工的金属材料，需要综合考虑其硬度、强度、塑性等性能，选择合适的加工工艺和刀具材料，以实现对金属材料的高效加工。
总的来说，金属材料的硬度是一个综合性能指标，受到多种因素的影响。
通过合理的材料设计、热处理工艺设计和加工工艺设计，可以有效地调控金属材料的硬度，满足不同工程应用的需求。
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。
材料硬度测试报告
材料硬度测试报告一、实验目的本实验旨在通过硬度测试来了解不同材料的硬度特性，进一步掌握硬度测试方法，并对实验结果进行分析和总结。
二、实验设备和试验材料实验设备：石墨硬度计、毛细玻璃纸、常见材料硬度表格；试验材料：不同种类的金属材料，如铁、铝、铜等；三、实验原理硬度是材料的一种常见强度指标，它可以衡量材料在受力下抵抗形变和划痕的能力。
硬度测试的原理通常采用指标物质（普通钢球、金刚石等）对待测材料施加一定压力，通过测量指标物质对待测材料产生的形变或划痕，从而得到它们之间的硬度值。
四、实验步骤1.根据试验材料的种类和硬度范围，选择合适的指标物质并确定测试方法。
2.将待测材料固定在硬度计的测试平台上。
3.调整硬度计以使指标物质与待测材料接触，施加一定的压力。
4.记录指标物质对待测材料形成的印痕或划痕，并测量其尺寸。
5.根据硬度计的刻度和试验结果，得到待测材料的硬度值。
五、实验结果与分析在本实验中，我们选取了铁、铝、铜作为待测材料，并利用石墨硬度计进行测试。
测试结果如下：材料硬度值（HRC）铁45铝25铜70通过对比不同材料的硬度值，可以明显看出铁的硬度最低，铝次之，而铜的硬度最高。
这与我们对这些材料的常见认知相符。
因为铁是一种比较柔软的金属，所以硬度相对较低；而铜则是一种较为坚硬的金属，所以硬度较高。
铝材料则位于中间位置，硬度适中。
六、实验注意事项1.实验时要保持试验设备清洁，避免外来杂质的干扰。
2.测试过程中要确保指标物质和待测材料接触牢固，避免产生偏差。
3.测试结果要准确记录，强度调节硬度计刻度，避免误差。
4.多次测量同一材料的硬度值，取平均值以提高测量精度。
七、实验总结2.材料力学[M].高等教育出版社,2024.。
实验一 金属材料的硬度实验
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。
硬度测量能够给出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的能力越大，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σb 及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系【低碳钢σb≈0.36HB，高碳钢σb≈0.34HB，合金调质钢σb≈0.36HB，灰铸铁σb≈0.1HB】。
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。
测量硬度的方法主要有压入法、回跳法和刻划法三大类：①压入硬度：主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，②回跳硬度：主要用于金属材料，方法是使用一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样，并以试样在冲击过程中的储存（继而释放）应变能的多少（通过小锤的回跳高度测定）确定材料的硬度。
③划痕硬度：主要用于比较不同矿物的软硬程度，方法是使用一端硬一端软的棒，将被测材料沿棒表面划过，根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。
定性地说，硬物体划出的划痕长，软物体划出的划痕短。
在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。
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×HBσb：材料的抗拉强度值；HB：布氏硬度值；K：系数退火状态的碳钢K＝0.34~0.36合金调质钢K＝0.33~0.35有色金属合金K＝0.33~0.53硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有一定的参考价值，通常硬度值高，这些性能也就好。
在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。
硬度测试实验报告
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。
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。
实验报告模板-实验一铁碳合金平衡组织观察与硬度测定 (1)
（4）过共析钢（5）亚共晶白口铸铁（6）共晶白口铸铁
（7）过共晶白口铸铁
2.测定不同含碳量的铁碳合金硬度大小，填入下表中。
合金牌号
含碳量
硬度测定方法
试验力KN
硬度值
（在平均值后写出单位）
签名
1
2
3
平均值
操作者
记录
20
T12
四、思考题
1、总结分析铁碳合金随含碳量增加，组织变化规律？
2、根据硬度测定结果，分析含碳量对铁碳合金硬度的影响规律？
3、分析铁碳合金组织组成与硬度间的关系？
评分指导教师
在常用的力学性能判据中，硬度是金属材料最常用的性能判据之一。因为相对强度而言，硬度的测试既简便迅速，又不破坏零件，所以用硬度值来推算强度值，即便是近似的，也有十分重要的实用价值。根据大量的实验研究证明，各种硬度值之间，硬度值与强度值之间是有近似的相应关系的。这些近似的相应关系，便于工程技术人员通过材料硬度的测试数据，来分析判断材料的强度。
1.金相显微镜、洛氏硬度计
2.工业纯铁、碳钢（亚共析钢、共析钢、过共析钢）、白口铸铁（亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁）等材料用于组织观察，20钢（含碳量0.20%）、T12钢（含碳量1.2%）用于硬度测定。
三、实验内容及要求
1.观察7种铁碳合金室温下平衡态组织，在下图中画出合金组织示意图，并指出不同组织名称：
实验名称铁碳合金平衡组织观察与硬度测定
一、实验目的
1．通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡态下的显微组织，熟悉金相显微镜的使用；
2.通过测定不同含碳量铁金的组织和性能之间的关系。
二、实验原理、设备及材料
由典型铁碳合金平衡组织观察可知，铁碳合金室温下的平衡组织均由铁素体和渗碳体两相组成，并且两相组成的相对比例、形状、大小及分布状况均随着合金碳含量的增加而发生变化。由于铁素体和渗碳体两相的力学性能相差悬殊，因此随着合金碳含量的变化，合金的各项力学性能判据将发生变化。
实验一 材料的硬度测试实验
实验一材料的硬度测试实验一、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、洛氏、维氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
3.通过数据处理和硬度标尺之间的换算，比较各材料之间的硬度大小，同时了解材料的种类、热处理状态对其硬度的影响。
二、实验概述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地反应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变形抗力。
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。
另外，硬度与其它机械性能（如强度指标及塑性指标）之间有一定的内在联系，所以从某种意思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。
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的产品硬度检验。
维氏硬度试验：主要用于薄板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测定。
1.布氏硬度布氏硬度试验是将一直径为D的淬火钢球或硬质合金球，在规定的试验力F作用下压入被测金属表面，保持一定时间t后卸除试验力，并测量出试样表面的压痕直径d，根据所选择的试验力F、球体直径D及所测得的压痕直径d的数值，求出被测金属的布氏硬度值HBS或HBW，布氏硬度的测试原理如图1-1所示。
图1-1布氏硬度的测试原理图在试验测量时，可由测出的压痕直径d直接查压痕直径与布氏硬度对照表而得到所测的布氏硬度值。
在进行布氏硬度试验时，球体直径D、施加的试验力F和试验力的保持时间t都应根据被测金属的种类、硬度范围和试样的厚度范围进行选择。
布氏硬度试验规范如表1-1所示。
表1-1布氏硬度试验规范金属类型布氏硬度值范围(HBS)试样厚度/mm载荷F与钢球直径D的关系钢球直径D/mm载荷F/kgf载荷保持时间t /s黑色金属140～4506～3F=30D210 3000104～2 5 750＜2 2.5 187.5＜140﹥6F =10D210 1000106～3 5 2503＜ 2.5 62.5有色金属﹥1306～3F =30D210 3000304～2 5 750＜2 2.5 187.536～130﹥6F =10D210 1000306～3 5 2503 2.5 62.58～35﹥6F =2.5D210 250606～3 5 62.53 2.5 15.6布氏硬度试验测出的硬度值比较准确，但它不宜测定成品件或薄片金属的硬度。
金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法-最新国标
金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法1范围本文件规定了金属维氏硬度试验的原理、符号及说明、硬度计、试样、试验方法及试验报告。
本文件按三个试验力范围规定了测定金属维氏硬度的方法（见表1），硬质合金、其他烧结碳化物、金属及其他无机覆盖层本文件也适用。
表1试验力范围试验力范围，N硬度符号试验名称F≥49.03≥HV5维氏硬度试验1.961≤F<49.03HV0.2～<HV5小负荷维氏硬度试验0.009807≤F<1.961HV0.001～<HV0.2显微维氏硬度本文件规定维氏硬度压痕对角线的长度范围为0.020mm～1.400mm。
对于压痕对角线长度小于这个范围的,利用本方法测定维氏硬度会由于光学测量系统的局限和压头几何形状的不完美导致较大的不确定度。
一种周期性检查的方法被规定为使用者对硬度计的日常检查。
特殊材料或产品的维氏硬度试验应在相关标准中规定。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T4340.2金属材料维氏硬度试验第2部分：硬度计的校验（GB/T4340.2-2012,ISO 6507-2:2005,MOD）GB/T4340.3金属材料维氏硬度试验第3部分：硬度块的校准（GB/T4340.3-2012,ISO 6507-3:2005,MOD）GB/T4340.4金属材料维氏硬度试验第4部分：硬度值表（GB/T4340.4-2022,ISO 6507-4:2018,IDT）GB/T6462金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法（GB/T6462-2005，ISO1463:2003，IDT）JJG151金属维氏硬度计检定规程3术语和定义本文件没有列出术语和定义。
4原理将顶部两相对面具有规定角度的四棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面，保持一定的时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度（见图1）。
(完整版)_T4340.1-_金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法
(完整版)GB_T4340.1-2009_金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T 4340.1-2009 金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法
基本信息
【英文名称】Metallic materials―Vickers hardness test―Part 1:Test method
【标准状态】现行
【全文语种】中文简体
【发布日期】1999/11/11
【实施日期】2010/4/1
【修订日期】2009/6/25
【中国标准分类号】H22
【国际标准分类号】77.040.10
关联标准
【代替标准】GB/T 4340.1-1999
【被代替标准】暂无
【引用标准】GB/T 4340.2，GB/T 4340.3,GB/T 4340。
4,JJF 1059
适用范围&文摘
GB/T 4340的本部分规定了金属维氏硬度试验的原理、符号及说明、试验设备、试样、试验程序、结果的不确定度及试验报告。
本部分按三个试验力范围规定了测定金属维氏硬度的方法（见表1）。
GBT-231-金属材料-布氏硬度试验
3. 试样的厚度至少应为压痕深度的8倍，试样最小厚度与压痕 平均直径的关系见附录。因为当试样厚度为深度的8倍以上 时，HB的波动范围变化已不大，基本保持平稳。试验后， 试样背面应无可见变形痕迹。
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四 试验操作要点（1）
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 。
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四 试验操作要点（3）
5. 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。
6.
表1 钢材料不同条件下的试验力
9. 应在两相互垂直方向测量压痕直径。用两个读数的平均值
计算布氏硬度或按GB/T 231.4查得布氏硬度值。
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五、试验报告
1. GB/T231 的本部编号 2. 有关试样的详细描述 3. 如果试验温度不在10~35℃，应注明试验温度 4. 试验结果 5. 不在本部分规定之内的操作 6. 影响试验结果的各种细节
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四 试验操作要点（4）
6. 试验力的选择应保证压痕直径在0.24D～0.6D之间。
7. 压痕间距
8.
试验时，每个试样（若试样尺寸允许）至少应在3
个不同的位置测定硬度，且压痕中心距试样边缘距离应不
小于压痕平均直径的2.5倍，两相邻压痕中心距离至少为压
痕平均直径的3倍。
8. 在整个试验期间，硬度计不应受到影响试验结果的冲击和 震动。
的支撑刚性。
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金属材料及热处理实验指导书
〔2022-2022 秋季学期〕
指导教师：***
实验1 金属材料硬度测定
一、实验目的
1.理解不同种类硬度测定的根本原理及常用硬度试验法的应用范围。
2.学会使用布氏、洛氏、维氏硬度计并掌握相应硬度的测试方法。
二、实验原理概述
金属的硬度可以认为是金属材料外表在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种才能。
硬度测量可以给出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属外表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，因此硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑性变形抗力、塑性变形强化才能以及大量变形抗力。
硬度值越高，说明金属抵抗塑性变形的才能越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其他力学性能〔如强度、塑性〕之间有着一定的内在联络，所以从某种意义上说硬度的大小对于材料的使用寿命具有决定性的作用。
常用的硬度试验方法有：
布氏硬度试验——主要用于测量铸铁、非铁金属及经过退火、正火和调质处理的钢材。
洛氏硬度试验——主要用于测量成品零件。
维氏硬度试验——主要用于测定较薄材料和硬材料。
显微硬度试验——主要用于测定显微组织组分或相组分的硬度。
1.布氏硬度
布氏硬度实验是施加一定大小的载荷F，将直径为D的钢球压入
被测金属外表〔如图1-1所示〕保持一定时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属外表上所压出的凹痕面积A凹求出平均应力值，以此作为硬度值的计量指标，并用符号HB表示。
其计算公式如下：
HB=F/A凹〔1-1〕
式中HB——布氏硬度；
F——施加外力，N；
A凹——压痕面积，mm2。
图1-1 布氏硬度的试验原理
根据压痕面积和球面面积之比等于压痕深度h和钢球直径之比的几何关系，可知压痕局部的球面面积为：
A凹=πDh 〔1-2〕式中D——钢球直径，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容易故可将式〔1-2〕中的h改换成d来表示，这样可以根据集合关系求出
(D/2)-h=[(D/2)2-( d/2 )]1/2
h=[D-(D2-d2)1/2]/2 〔1-3〕
将式(1-2)和式(1-3)代入式(1-1)既得
HB=
=
(1-4)
当试验力P 的单位是N 时
HB= = (1-5)
式中的d 是变数,故只需测出压痕直径d,根据D 和F 值就可以计算出HB 值。
在实际测量时，可由压痕直径d 直径查表得到HB 值。
需要注意的是，由于材料有硬有软，所测工件有厚有薄，假设只采用同一种载荷和一个钢球直径时，那么对有些试样适宜，而对另一些试样可能不适宜，对同一种材料而言，不管采用何种大小的载荷和钢球直径，当F/D 2=常数时，所得到的HB 值是一样的，对不同材料来说，得到的HB 值也可以经行比较。
2.洛氏硬度
洛氏硬度试验常用的压头为圆锥角为120°，顶部曲率半径为0.2mm 的金刚石圆锥体或直径D=1.588的淬火钢球。
试验时，先对试样施加初试验力F 0,在金属外表得一压痕深度为h 0，以此作为测量压痕深度的基线。
随后再加上主试验力F 1后，此时压痕深度的增量为
凹A F
）
π22d (2--D D D F 凹A F
102.0）
π22d (204.0--D D D F
h1。
金属在主试验力F1作用下产生的总变形h1中包括了弹性变形和塑性变形。
将F1卸除，后总变形中的弹性变形恢复，使压头上升一段间隔。
于是得到金属在F0作用下的剩余压痕深度h〔将此压痕深度h表示成e，其值以0.002mm为单位表示〕，e值越大表示金属洛氏硬度越低；反之，那么表示硬度越高。
为了照顾习惯上数值越大硬度越高的概念，故而用一个常数k减去e来表示洛氏硬度值，并以符号HR表示，即
HR=k-e (1-6)
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定为130.
实际测定洛氏硬度时,由于在硬度计的压头上方装有百分表,可直接测出压痕深度,并按(1-6)换算出相应的硬度值。
因此，在试验过程中金属的洛氏硬度可以直接读出。
为了测定软硬不同的金属材料的硬度，在洛氏硬度计上可选配不同的压头与试验力，组合成几种不同的洛氏硬度标尺。
我国常用的标尺有A,B,C三种，其硬度值的符号分别用HRA、HRB、HRC表示。
洛氏硬度试验标准和适用范围见表1-2。
3.维氏硬度
维氏硬度的实验原理与布氏硬度一样，也是根据压痕单位面积所承受的试验力来表示维氏硬度值。
所不同的是维氏硬度用的压头不是球体而是两对面夹角α=136°的金刚石四棱椎体。
压头在试验力F 〔单位是kgf 或N 〕作用下，将试样外表压一个四棱椎形压痕，经规定时间保持载荷之后，卸除试验力，由读数显微镜测出压痕对角线平均长度d
d=
(1-7)
式中d1和d2分别是两个不同方向的对角线长度,用以计算压痕的外表积.所以维氏硬度值〔HV 〕就是试验力F 除以压痕外表积A 所得的商。
当试验力F 为1kgf 〔9.8N 〕时计算公式为
2
d 2
1d
HV= =1.8544 (1-8)
当试验力F 的单位为N 时计算公式如下:
HV= =1 .891 (1-9)
3.显微硬度
金属显微硬度实验原理与宏观维氏硬度试验法完全一样。
只不过所用实验力比小负荷维氏硬度试验力试验时还要小。
金属显微硬度的符号、硬度值的计算公式和表示方法与宏观维氏硬度试验法完全一样。
三、实验设备及材料
1.硬度计；
2.读书显微镜：最小分度值为0.01mm 。
3.标准硬度块：不同硬度试验方法的标准硬度块。
4.材料：20、45、T8、T12钢退火态、正火态、淬火态及回火态试样，尺寸为Φ10×10mm 。
四、试验步骤与方法
1.理解各种硬度计的构造、原理、使用方法、操作规程和平安本卷须知。
2.对各种试样选择适宜的试验方法和仪器，确定实验条件。
根据实验和试样条件选择压头、载荷。
3.用标准硬度块校验硬度计。
4.试样支撑面、工作台和压头外表应清洁。
保持载荷规定的时间〔对布氏、维氏硬度，卸去载荷后用读书显微镜测量压痕尺寸，计算或查表〕，卸去载荷准确地记录试验数据。
A F
2
d F A F 102.02d F
五、本卷须知
1.试样两端要平行，外表应平整，假设有油污或者氧化皮，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，防止试样滚动。
3.加载时应细心操作，以免压坏压头。
4.测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全分开试样后再取下试样。
5.金刚石压头系贵重物件，质硬而脆，使用时要小心慎重，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。
六、实验报告要求
1.简述布氏硬度和洛氏硬度的试验原理，优缺点及应用。
2.设计实验表格，将实验数据填入表内，对结果经行分析并经行必要的硬度值换算。
3.分析
4.用布氏硬度试验方法能否直接测量成品或者较薄的工件。
实验1附表
2.表中压痕直径为D＝10mm钢球的试验数据，如用D＝5mm或D＝2.5mm钢球试验时，那么所得压痕直径应分别增至2倍4倍。
例如用D＝5mm钢球在750kgf载荷下所得的压痕直径为1.65mm，那么在查表时采用1.65×2=
3.30mm，而其相应硬度值为341。
1kgf=9.80665N。
2.表中带有括号“〔〕〞的硬度值是超出范围的，只是提供参考。