机械工程材料实验指导书-江洁实验一硬度试验
材料的硬度检测实验指导书.doc
材料的硬度检测实验指导书河南工业大学材料科学与工程学院前言固体材料表面抵抗弹性变形、塑性变形或破断的能力，是衡量材料软硬程度的一个指标。
抵抗能力越高，硬度值就越高。
它与材料的化学成分、组织状态、加工处理、工作环境和其它机械性能有关。
硬度值随硬度试验方法的不同，其物理意义也不同。
常用的硬度试验方法有划痕法、压入法和动力法。
划痕法测得的硬度值，表示材料表面抵抗断裂的能力；压入法测得的硬度值，表示材料表面抵抗塑性变形的能力；动力法测得的硬度值，表示材料变形功的大小。
因此硬度代表材料的强度和韧性等综合性能指标。
一 材料的洛氏硬度测定简介：洛氏硬度用HR 表示。
一种广泛应用的静态压入硬度，用压痕凹陷的深度来表征。
所用压头为顶角120°、圆弧半径0.2mm 的金刚石圆锥或φ1.5875mm 和φ3.175mm 的钢球（或可测塑料洛氏硬度的φ6.35、φ12.7的钢球）。
洛氏硬度所加试验力根据被测物体软硬不同而作不同规定，随不同的压头和所加相应不同试验力的搭配出现了十几种的洛氏硬度标尺。
常见的有下面九种，常用的有三种。
使用范围见下表。
洛氏硬度试验标尺、压头、试验力及应用范围 （洛氏硬度常用标尺为A 、B 、C 三种）一、实验目的：1、了解洛氏硬度计的测试原理。
2、掌握用洛氏硬度计测定材料硬度的方法。
二、实验原理：用圆锥形金刚石压头或钢球压头，在规定的试验力下，垂直压入试件表面。
加载方式为，先加初试验力98.07N ，这时压痕的深度为h 1，再加总试验力（即初试验力加主试验力），这时压痕的深度为h 2。
经保持规定时间后，以卸除主试验力而保留初试验力时的压痕深度h 3与在初试验力作用下压痕深度h 1之差来表示硬度。
即e ＝h 3－h 1。
压痕深度越大则硬度越软，但为了符合数值大硬度高的读数习惯，需用下式作以变换：Ch －h －K HR 13 K 常数：采用金刚石压锥时K=100采用钢球作压头时K=130 C =0.002mm 指示器刻度盘上一个分度格三、实验仪器及原材料 1、HR-150型洛氏硬度计 2、试件 GCr15 淬火 四、实验步骤：1、置试件于工作台上，顺时针旋转手轮使工件上升至加满初试验力（即小指针至于红点）为止，此时大指针应垂直向上指向标记B(C)处，其偏移不得超过±5分度格，否则另选一点。
工程材料及其成形基础实验指导书
工程材料及其成形基础实验指导书实验一 硬度试验一、实验目的1、了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2、熟悉布氏、洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
二、概 述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地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b σ及塑性指标ϕ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或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
硬度的试验方法很多，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、维氏硬度等。
压入法硬度试验的主要特点是：(1) 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。
(2)金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系； HB b K σ=⋅式中：b σ——材料的抗拉强度值；HB ——布氏硬度值；K ——系数。
退火状态的碳钢36.0~34.0=K合金调质钢 35.0~33.0=K 有色金属合金 53.0~33.0=K(3)硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，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。
(4)硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。
(5)设备简单，操作迅速方便。
三、布氏硬度(HB)(一)布氏硬度试验的基本原理布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P ，将直径为D 的钢球压入被测金属表面(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，并用符号HB 表示。
课件一硬度实验
A B C D E F G H K
HRA HRB HRC HRD HRE HRF HRG HRH HRK
120º 金刚石锥体 Φ1.5875mm钢球 120º 金刚石锥体 120º 金刚石锥体 Φ3.175mm钢球 Φ1.5875mm钢球 Φ1.5875mm钢球 Φ3.175mm钢球 Φ3.175mm钢球
750kg、3000kg) and the corresponding load holding time (10秒、30秒
、60秒) 。
根据硬度测试范围和试样厚度情况选用合理选择负荷并选择相 对应的负荷保持时间。
②.
将试样放在工作台上，顺时针方向旋转手轮，工作台上升，
使压头压向试样表面直到手轮与下面螺母产生相对滑动为止或听到“ 嘎达”一声。 ③. ④. 按动加载按钮，启动电动机，即开始加载荷。 逆时针方向旋转手轮，使工作台降下。取下试样用读数显微镜
测量压痕直径d值，将测得的结果查表确定试样硬度值。
4、测量读数显微镜的正确使用
①. 读数显微镜使用前，首先检查微分筒零位刻线与目镜中 划上零位刻线(相互垂直十字线)是否重合,如不重合进行调整
后再使用
②. 用读数显微镜测量压痕直径时，将此显微镜放在被测试 件上。然后仔细调整目镜和物镜焦距,测量压痕直径d的值。
球冠形压痕表面积为πDh，由于测量压痕直径d 要比测定压痕深度h容易，所以布氏硬度的计算公 式可表示为：
P 2P HB Dh D( D D 2 d 2 )
5
2、布氏硬度测试注意事项
（1）试样要求：试样厚度>8h，试样表面要与试验台 平行，并有一定的光洁度，保证压痕边缘清晰，测量 精确。 （2）试验力和压头球直径的选择还需要遵循的一个规 则是：0.24D < d < 0.6D。 （3）压痕中心至试样边缘的距离应不小于压痕直径的 2.5倍，两压痕中心相邻距离应不小于压痕直径的4倍 。
工程材料硬度实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验方法的应用范围。
2. 掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等硬度试验方法及其操作步骤。
3. 分析不同材料硬度与力学性能之间的关系。
4. 提高对工程材料性能评价的能力。
二、实验原理硬度是指材料抵抗另一较硬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。
硬度试验方法主要有布氏硬度试验、洛氏硬度试验、维氏硬度试验等。
1. 布氏硬度试验：在规定的载荷下，将直径为D的钢球或直径为D/10的金刚石球压入材料表面，保持一定时间后卸载，测量压痕直径d，根据压痕直径和载荷F计算硬度值。
2. 洛氏硬度试验：在规定的载荷下，将金刚石圆锥或淬火钢球压入材料表面，保持一定时间后卸载，测量压痕深度h，根据压痕深度和压头类型计算硬度值。
3. 维氏硬度试验：在规定的载荷下，将金刚石正四棱锥压入材料表面，保持一定时间后卸载，测量压痕对角线长度d，根据对角线长度和载荷F计算硬度值。
三、实验仪器与设备1. 布氏硬度试验机2. 洛氏硬度试验机3. 维氏硬度试验机4. 读数放大镜5. 标准硬度块6. 试样（如钢、铸铁、有色金属等）四、实验内容及步骤1. 布氏硬度试验（1）将试样放置在布氏硬度试验机上，调整压头与试样表面垂直。
（2）选择合适的载荷和钢球直径，按照实验要求进行试验。
（3）保持一定时间后卸载，用读数放大镜测量压痕直径d。
（4）根据公式HB = 2F/d^2（F为载荷，d为压痕直径）计算布氏硬度值。
2. 洛氏硬度试验（1）将试样放置在洛氏硬度试验机上，调整压头与试样表面垂直。
（2）选择合适的压头和载荷，按照实验要求进行试验。
（3）保持一定时间后卸载，用读数放大镜测量压痕深度h。
（4）根据公式HRC = 100(K - h/d)（K为常数，h为压痕深度，d为压痕直径）计算洛氏硬度值。
3. 维氏硬度试验（1）将试样放置在维氏硬度试验机上，调整压头与试样表面垂直。
（2）选择合适的载荷，按照实验要求进行试验。
实验一硬度实验
实验一硬度实验【实验目的】1、进一步加深对硬度概念的理解。
2、了解布氏、洛氏硬度计的构造和作用原理。
3、熟悉布氏硬度、洛氏硬度的测定方法和操作步骤。
【实验设备及材料】布氏硬度计、洛氏硬度计、读数显微镜、试样（45钢、T12钢退火及淬火试样）一组。
一、布氏硬度实验【布氏硬度计】见实物【试样的技术条件】1、试样的试验面应制成光滑平面，不应有氧化皮及污物。
试验面应能保证压痕直径能精确测量，试样表面粗糙度Ｒa值一般不应大于0.8μm。
2、在试样制备过程中，应尽量避免由于受热及冷加工对试样表面硬度的影响。
3、布氏硬度试样厚度至少应为压痕深度的10倍。
4、试验温度一般在10～35℃范围内。
【实验操作步骤】1、根据材料和布氏硬度范围由第1章表1-2选择F/D２值，确定压头直径，载荷及载荷的保持时间。
2、将压头5装在主轴衬套4内，先暂时将压头固定螺钉轻轻地旋压在压头杆扁平处。
3、将试样和工作台6的台面揩擦干净，将试样稳固地放在工作台上，然后按顺时针方向转动工作台升降手轮9使工作台缓慢上升，并使压头与试样接触，直到手轮与升降螺母10产生相对运动时为止，接着再将压头固定螺钉旋紧。
4、准备就绪后施加载荷将钢球压入试样。
首先打开电源开关19，电源指示灯（绿色）亮，然后启动换向开关14，并且立即作好拧紧时间定位器的压紧螺钉的准备工作，当加荷指示灯（红色）亮时即载荷全部加上，立即转动时间定位器至所需载荷保持时间的位置，迅速拧紧时间定位器的压紧螺钉，使圆盘随曲柄一起回转，又自动反向旋转直到停止。
从加荷指示灯亮到熄灭为止为全负荷保持时间。
施加载荷时间为２～８秒。
钢铁材料试验载荷的保持时间为10～15秒；非铁金属为30秒；布氏硬度小于35时为60秒。
5、时间定位器停止转动后，逆时针转动手轮9，降下工作台6，取下试样。
6、用读数显微镜在两个垂直方向测出压痕直径d1和d2的数值，取平均值。
然后根据压痕平均直径，由附录1“布氏硬度换算表”查得布氏硬度值。
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。
硬度测量实验指导书
实验三硬度测量一、实验目的1．了解布氏硬度计、洛氏硬度计的基本原理及使用方法1．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。
2．根据不同材料的性能特点，正确选择硬度测定的方法。
二、实验原理硬度是指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)压入其表面的抗力。
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。
另外，硬度和抗拉强度之间有近似的正比关系：σb=K·HB(Mpa)式中K为系数，对不同材料和其不同的热处理状态K值不同。
例如碳钢的K值为3.53，调质状态的合金钢为3.33，铸铝为2.55。
常用的硬度计有：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、有色金属原材料检验，也可测退火、正火后试件的硬度；维氏硬度计：应用于薄板材料及材料表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定；显微硬度计：主要应用于测定金属材料的显微组织及各组成相的硬度。
本实验重点介绍最常用的洛氏硬度试验法。
1．洛氏硬度试验1)原理洛氏硬度试验，是用特殊的压头(金刚石压头或钢球压头)，在先后施加两个载荷(预载荷和总载荷)的作用下压人金属表面来进行的。
总载荷P为预载荷P。
和主载荷P1之和，即P=P。
+ P1。
洛氏硬度值是施加总载荷P并卸除主载荷P。
后，在预载荷R继续作用下，由主载荷P。
引起的残余压人深度e来计算（图3—1）。
图3-1 洛氏硬度测量原理示意图图中，h。
表示在预载荷P。
作用下压头压入被试材料的深度，h1表示施加总载荷P并卸除主载荷P1，但仍保留预载荷P。
时，压头压入被试材料的深度。
深度差e=h1-h。
，该值用来表示被测材料硬度的高低。
在实际应用中，为了使硬的材料得出的硬度值比软的材料得出的硬度值高，以符合一般的习惯，将被测材料的硬度值用公式加以适当变换。
即HR=[K-(h1一h。
)]/C式中，K为一常数，其值在采用金刚石压头时为0．2，采用钢球压头时为0．26，C为另一常数，代表指示器读数盘每一刻度相当于压头压人被测材料的深度，其值为0．002mm。
材料硬度测试实验实验报告
材料硬度测试实验实验报告一、实验目的材料的硬度是其重要的力学性能之一，通过硬度测试实验，可以评估材料抵抗局部塑性变形的能力，为材料的选择、使用和加工提供重要的参考依据。
本次实验的目的在于：1、熟悉和掌握常见的材料硬度测试方法及其原理。
2、学会使用硬度测试仪器，正确进行操作和测量。
3、对不同材料的硬度进行测定，并分析比较其硬度性能。
二、实验原理硬度是指材料抵抗其他较硬物体压入其表面的能力。
常用的硬度测试方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）等。
1、布氏硬度测试原理布氏硬度是用一定直径的硬质合金球，在一定载荷作用下压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，测量压痕直径，然后根据压痕直径计算硬度值。
布氏硬度值的计算公式为：HB ＝2P/πD(D √D² d²) ，其中 P 为载荷，D 为硬质合金球直径，d 为压痕直径。
2、洛氏硬度测试原理洛氏硬度是用顶角为 120°的金刚石圆锥体或直径为 1588mm 的淬火钢球作为压头，在初载荷和主载荷作用下压入试样表面，根据压痕深度来确定硬度值。
洛氏硬度值通过表盘直接读出。
3、维氏硬度测试原理维氏硬度是用正四棱锥金刚石压头，在一定载荷作用下压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，测量压痕对角线长度，然后根据压痕对角线长度计算硬度值。
维氏硬度值的计算公式为：HV ＝18544P/d²，其中 P 为载荷，d 为压痕对角线长度的平均值。
三、实验设备和材料1、实验设备（1）布氏硬度计：用于测量布氏硬度。
（2）洛氏硬度计：用于测量洛氏硬度。
（3）维氏硬度计：用于测量维氏硬度。
（4）金相显微镜：用于观察材料的微观组织。
2、实验材料（1）不同种类的钢材，如低碳钢、中碳钢、高碳钢等。
（2）铝合金材料。
（3）铜合金材料。
四、实验步骤1、试样制备（1）将待测试的材料加工成标准的试样，尺寸和形状根据不同的硬度测试方法要求进行制备。
（2）对试样的表面进行打磨和抛光，以保证表面平整、光滑，无氧化皮、油污和划痕等缺陷。
材料硬度测试实验实验报告
材料硬度测试实验实验报告一、实验目的材料的硬度是材料力学性能中的一个重要指标，它反映了材料抵抗局部变形的能力。
本次实验的目的是通过对不同材料进行硬度测试，掌握硬度测试的基本原理和方法，了解不同材料硬度的差异，并分析影响材料硬度的因素。
二、实验原理硬度测试的方法有多种，本次实验采用的是布氏硬度测试法和洛氏硬度测试法。
布氏硬度测试法是用一定直径的硬质合金球，在一定的载荷下，压入被测材料的表面，保持一定时间后，卸除载荷，测量压痕的直径，根据压痕直径和载荷计算出布氏硬度值。
布氏硬度值的计算公式为：HBW ＝ 0102 × 2F ／πD(D √D² d²)其中，HBW 表示布氏硬度值，F 表示试验力（N），D 表示压头直径（mm），d 表示压痕平均直径（mm）。
洛氏硬度测试法是用金刚石圆锥压头或淬火钢球压头，在初试验力和主试验力的作用下压入被测材料表面，然后卸除主试验力，测量残余压痕深度，根据残余压痕深度计算出洛氏硬度值。
三、实验设备及材料1、实验设备布氏硬度计洛氏硬度计读数显微镜抛光机2、实验材料45 钢试样铝合金试样铜合金试样四、实验步骤1、布氏硬度测试选择合适的压头和载荷。
根据材料的硬度和试样的厚度，选择直径为 10mm 的硬质合金球压头和 3000kg 的载荷。
试样制备。
将试样表面用砂纸打磨平整，去除氧化皮和油污，使其表面粗糙度达到 Ra16 以下。
安装试样。
将试样平稳地放置在硬度计工作台上，确保试样与压头垂直。
加载。
缓慢加载至预定载荷，保持一定时间（通常为 10~15s）。
卸载。
卸除载荷，取出试样。
测量压痕直径。
用读数显微镜测量压痕的两个相互垂直方向的直径，取平均值。
计算布氏硬度值。
根据压痕直径和载荷，按照公式计算出布氏硬度值。
2、洛氏硬度测试选择合适的压头和标尺。
对于较硬的材料，如 45 钢，选择金刚石圆锥压头和 HRC 标尺；对于较软的材料，如铝合金和铜合金，选择淬火钢球压头和 HRB 标尺。
硬度检验作业指导书(规范)
金属专业——硬度检验作业指导书要点硬度检验作业指导书要点l.工程概况1.1.工程概况：主要介绍工程名称、规模、特点及施工环境。
1.2.工程量和估计工期分类统计需进行硬度检验的部件的名称、规格、材质、数量和估计工期。
*工期为理想情况下作业用时的总和。
2.编制依椐列出与硬度检验相关的所有设计图纸，技术、质量、安环相关的规程、规范3.作业前必须具备的条件和应作的准备：3.1技术准备3.1.1接受委托并察看现场(审核委托项目是否齐全、条件是否具备)3.1.2了解被检部件的材质、热处理状态、硬度范围或强度指标。
3.1.3确定部件上的检验部位及不同重量部件的支承方法。
3.1.4对作业人员进行安全技术交底。
3.1.5仪器、工具、材料的准备。
3.2作业人员(配置、资格)3.1.1检验人员必须经专业理论知识和实际操作技能培训，并持有上级部门颁发的上岗资格证书。
3.1.2 检验辅助工必须经过安全和专业技能培训,合格后方可上岗。
3.2 对作业人员的要求:3.2.1.检验人员必须熟悉和掌握仪器的结构和性能及操作方法。
3.2.1.作业过程中要认真按作业指导书进行检验。
3.2.3.必须遵守现场安全规程和其它有关规定。
3.2.4.不具备安全作业条件时探伤人员有权停止工作。
3.2.5.人员最低配备:持证硬度检验人员2名;检验辅助工2人。
3.2.6.作业活动中的组织分工和人员职责3.2.6.1作业的组织分工(与相关作业和其他专业的分工)明确试验委托、试验作业、结果反馈的责任部门和传递渠道。
3.2.6.2作业人员的职责(空表格)列出参加硬度试验工作人员的岗位名称和职责,应包括技术员、班组长、检验作业人员。
3.3作业机具（包括配置、等级、精度等）3.3.1所配备的工器具(主要列出标准试块、常用工具)。
3.3.2所需仪器、仪表的规格和精度3.3材料相关材料的种类、数量3.5安全器具防护用品及安全帽、防滑鞋、安全带等劳保用品齐全；施工现场安全设施齐全。
(完整版)机械工程材料实验指导书
机械工程材料实验指导实验一：金相显微镜的原理、构造及使用[实验目的]1、了解金相显微镜的基本构造及工作原理。
2、掌握金相显微镜的使用方法。
[实验内容]1、观察显微镜的构造，了解各部件的作用。
2、装好显微镜的物镜、目镜，调好光阑进行观察。
3、用不同的放大倍数观察同一试样并画出所观察的组织示意图。
[实验报告要求]1、写出实验目的及所用设备。
2、写出实验步骤。
3、画出所观察到的显微组织示意图，并对实验现象进行分析。
[实验原理]用于研究金属显微组织最常用的光学显微镜是金相显微镜，它是一种反射式显微镜。
1. 显微镜的成相原理显微镜的基本放大原理如图1--1所示。
起放大作用主要由焦距很短的物镜和焦距较长的目镜来完成。
为了减少像差，显微镜的目镜和物镜都是由透镜组构成的复杂的光学系统，其中物镜的构造尤其复杂。
为了便于说明，图中的物镜和目镜都简化为单透镜。
物体AB位于物镜的前焦点外但很靠近焦点的位置上，经过物镜形成一个倒立放大的实像A'B'，这个像位于目镜的物方焦距内但很靠近焦点的位置上，作为目镜的物体。
目镜将物镜放大的实像再放大成虚像A''B''，位于观察者的明视距离（距人眼250mm）处，供眼睛观察。
在视网膜上形成的是实像A'''B'''。
图1—1显微镜的成像原理图2. 显微镜的照明系统金相显微镜的光源通常采用钨丝灯、卤素灯、碳弧灯及氙灯等。
2.1 钨丝灯一般中小型显微镜照明部分采用6—8伏钨丝灯泡做光源。
其原理是光线通过物镜射至试样表面，然后靠金属本身反射能力，由试样表面反射，再通过物镜进行放大，这种灯适合于金相显微组织的观察。
2.2 氙灯其特点是光强高，输出稳定，寿命较长，此外，它具有类似日光性质的连续光谱，可用于彩色照相。
是金相显微组织观察的最新光源之一。
氙灯容易爆炸，因此，在使用时要特别注意安全。
使用时间最多不得超过规定时间的125%，尽量减少启动次数可以显著延长氙灯的使用寿命。
工程材料实验指导书
⼯程材料实验指导书实验⼀⾦属材料的洛⽒硬度测试⼀、实验⽬的1．了解不同种类硬度测定的基本原理及应⽤范围；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：бb=K*HB式中：б b —材料的抗拉强度；K—系数，取值见表⼀；HB—布⽒硬度。
表⼀系数K取值表材料及状态退⽕碳钢合⾦调质钢有⾊⾦属合⾦K 0.34~0.36 0.33~0.35 0.33~0.534、材料的硬度还与⼯艺性能之间有联系，可以作为评定材料⼯艺性能的参考；5、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，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。
《工程材料及热加工》实验指导书
工程材料及热加工实验指导书湖北文理学院机械与汽车工程学院机械基础教研室实验一 硬度实验一、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）都有一定的联系，故在产品设计图样的技术条件中，硬度是一项主要技术指标。
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一定几何形状的压头在一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一直径为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，停留一定时间后卸除载荷，在被测试金属表面上形成一个直径为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一个锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm )161(in 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。
《机械工程材料》实验指导书
《机械工程材料》实验指导书主编：孙维连班级：姓名：学号：实验一铁碳合金平衡组织分析一、实验目的1)观察和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
2)分析和研究碳的质量分数，在相形成过程中的影响，研究组织组成物的本质和特征。
3)学会使用金相显微镜。
二、概述碳素钢和铸铁材料，其显微组织与性能有密切的关系。
“1．碳素钢和白口铸铁的平衡组织所谓平衡组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下所得到的组织。
在铁碳合金中，平衡组织是指碳素钢和白口铸铁的显微组织。
这些组织在室温时，均由铁素体和渗碳体两相组成。
由于碳的质量分数不同，造成铁素体和渗碳体这两个基本相的相对数量，析出条件以及分布情况均不同，呈现各种不同的组织形态。
铁碳合金在室温下的显微组织，见表1—1。
表1-1铁碳合金在室温下的显微组织2．各种相组成物和组织组成物特征．(1)铁素体(F) 是碳固溶于 —Fe中的固溶体。
铁素体是体心立方晶格，有磁性，塑性好，硬度低。
工业纯铁经过金相试样制备后，在金相显微镜下观察，可见多边形等轴晶粒(教材图5—6b)。
随着钢中碳的质量分数增加，铁素体减少，增加了新的组织(即珠光体P)，铁素体呈块状分布(见教材图5—8b)40钢显微组织。
当碳的质量分数接近共析成分时，铁素体呈断续的网状分布在珠光体周围。
(2)渗碳体(Fe3C) 是碳与铁形成的化合物，其碳的质量分数为6.69％，质硬而脆，耐腐蚀。
用4％的硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，见教材图5—9b。
渗碳体有多种形态：一次渗碳体Fe3C I。
是直接从液相中析出来的，呈宽直白条状；二次渗碳体Fe3C II。
是由奥氏体(A)中析出的，常呈网状分布在珠光体的边界上。
此外，还有球粒状，小条块等形态。
渗碳体的硬度高，是硬而脆的相，强度和塑性差。
(3)珠光体(P) 是铁素体和渗碳体的机械混合物，即铁素体片与渗碳体片相互交替排列形成片层状组织。
以不同的放大倍数显微镜进行金相观察，结果如下：在400倍时，为宽白条的铁素体和细黑条的渗碳体，类似人的指纹纹路。
机械工程材料实验指导书
机械工程材料实验指导书机械工程材料实验指导书仲恺农业工程学院机电工程学院2006年10月实验守则制定本守则，旨在使学生注意爱护实验设备、掌握正确的实验方法和认真进行实验操作，保证实验质量。
1、实验前按实验指导书有关内容进行预习，了解本轮各个实验的目的、步骤及注意事项。
2、按时上实验课，无故缺课的学生其实验成绩以零分计算。
3、进入实验室，衣着整齐。
除与本轮实验有关的书籍和文具外，其他物品不得携入室内。
实验室内保持整洁、安静，严禁吸烟，不准乱扔纸屑，不准随地吐痰。
4、实验中要严肃认真，操作仔细，安全用电。
5、要爱护实验设备，节约使用消耗性用品。
若设备发生故障，应立即报告教师进行处理，不得自行拆修。
6、实验完毕，要切断设备的电源，清理实验场地，将所用的实验设备整理好，放回原处，认真书写实验报告。
经教师同意后，方可离开实验室。
7、凡不遵守实验守则经指出而不改正者，教师有权停止其实验。
若情节严重，对实验设备造成损坏者，应负赔偿责任，并给处分。
实验报告的内容和要求实验报告是学生对实验的总结，是考核学生学习成绩和评估教学质量的重要依据。
学生对所做的实验应做到原理清楚，操作方法、步骤正确，实验结果比较可靠。
实验报告应由每个学生独立完成，书写工整，内容层次分明，文字简明通顺，图表清晰。
实验报告一般包括下列八项内容：1．实验名称；2．实验目的；3．实验设备；4．实验原理；5．实验步骤；6．实验记录；7．数据处理及相关结论；8．回答思考题。
按时递交实验报告。
实验一铁碳合金的平衡组织观察一、实验目的1．了解常用台式金相显微镜的主要构造与使用方法，初步掌握利用金相显微镜进行显微组织分析的基本方法。
2．观察和识别铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织特征。
3．分析含碳量对铁碳金平衡组织的影响，加深理解铁碳合金的成分、组织与性能之间的相互关系。
二、实验内容研究金属组织的光学显微镜称为金相显微镜，它是由许多光学元件按一定要求组合而成的精密光学仪器。
工程材料实验指导书_工程材料
FπD h hHB=P实验一硬度试验一、实验目的1.了解布氏、洛氏硬度的试验原理及适用范围。
2.了解布氏、洛氏硬度计的基本结构，掌握布氏硬度、洛氏硬度的试验方法。
二、实验概述硬度是衡量金属材料软硬程度的一种力学性能指标。
它是材料强度、韧性、塑性和弹性等许多力学性能指标的综合反映。
硬度的试验方法很多，基本可分为压入法和刻划法两大类。
压入法又可分为动载压入法和静载压入法。
常用的布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度均属于静载压入法的硬度试验。
硬度值的物理意义随着试验方法的不同，其含义也不同。
压入法的硬度值是材料表面抵抗另一物体压入时所引起的塑性变形的能力。
硬度实验是金属力学性能试验中最简单、迅速和易行的方法，可对零部件直接进行检验，且损伤小，为非破坏性试验。
此外，硬度值和抗拉强度之间可以近似换算：σb=K⋅HB⨯10MPa式中K为系数，对不同材料和其不同的热处理状态K值不同，碳钢的K值为0.36，调质状态的合金钢为0.34，铸铝为0.26。
正是因为硬度试验由上述优点，所以被广泛地应用于生产和科研等领域，布氏硬度和洛氏硬度就是硬度实验中最常用的两种方法。
1、布氏硬度试验（1）原理用一定大小的载荷P，把直径为D的淬火钢球(或硬质合金钢球)压入被测金属表面，保持一定时间后卸除载P荷，金属压痕的表面积F除载荷所得的商值就是布氏硬度值，用符号HB表示。
试验原理如图1所示。
DHB=PP=（kg/mm2）d实际试验时，由于压痕深度h较难测量，所以将式中h换为压痕直径d的表达式：图1布氏硬度试验原理图h=D1-D2-d2 22因此2P=FπD（D-D2-d2)①布氏硬度值的计算与查表HB=P用读数显微镜测出压痕直径d后代入上述公式，即可算出布氏硬度值，但在实际应用中一般不用公式计算，只须查表（见附表）便可得到相应的布氏硬度值。
②载荷及压头钢球的选择由于金属材料有软有硬，试样有薄有厚，有大有小，如果只采用一种标准的载荷和钢球直径，则可能对有些试样合适，而对另一些试样不合适，例如有些试样会发生整个钢球陷入金属中的现象或有些试样会出现被压透的现象。
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机械工程材料实验指导书红河学院机械系实验一硬度实验【实验目的】1．进一步加深对硬度概念的理解。
2．了解布氏、洛氏硬度计的构造和作用原理。
3．熟悉布氏硬度、洛氏硬度的测定方法和操作步骤。
【实验设备及材料】布氏硬度计、洛氏硬度计、读数显微镜、试样(钢、铸铁或有色金属)一组。
【实验原理】硬度计的原理是：将一定直径球体压入试样表面，保持一定的时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径，用试验力压出一压痕表面面积计算硬度。
1.布氏硬度（HB）以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小（直径一般为10mm）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(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2) ，布氏硬度计适用于铸铁等晶粒粗大的金属材料的测定。
2.洛氏硬度（HR）当HB大于450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。
它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm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，分三种不同的硬度标尺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（如硬质合金等）。
HRB：是采用100kg 载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。
一、布氏硬度实验【布氏硬度计】THBS-3000DA采用电子自动加荷，计算机软件编程，高倍率光学测量，采用自动数字式编码器直接测量，测试结果LCD显示。
图1 THBS-3000DA型布氏硬度试验机【试样的技术条件】1．试样的试验面，应制成光滑平面，不应有氧化皮及污物。
试验面应能保证压痕直径能精确测量，试样表面粗糙度Ra值一般不应大于0.8μm。
2．在试样制备过程中，应尽量避免由于受热及冷加工对试样表面硬度的影响。
3．布氏硬度试样厚度至少应为压痕深度的l0倍。
【实验操作步骤】1．将压头装在轴孔内，旋转压头紧定螺钉，先暂时将压头轻压在轴心扁平处。
2．将试样和工作台的台面揩擦干净，将试样稳固地放在工作台上，然后转动旋轮缓慢上升工作台，并使压头与试样接触，旋紧固定螺钉，转动旋轮，使压头与试块脱离，压头安装完成。
3．打开电源，显示初始界面，按照表1选择钢球直径，0.102F/D2和试验力，保荷时间设为15秒。
4．准备就绪后施加载荷将钢球压入试样。
当试验力接近自动加荷值时，仪器发出“嘟”声，此时停止旋动旋轮，同时仪器进入自动加荷状态，显示屏右边显示向下的箭头表示正在加载，运行达到所选力值时，试验力保持时间开始，箭头变成横线同时保荷时间开始倒计时，待保荷时间结束进入卸荷状态，显示屏显示向上箭头，自动卸荷，卸荷结束，显示屏上箭头消失，杠杆回到起始位置。
一次试验结束。
5．转动转盘将光源的位置处于正前方，缓慢转动旋轮，同时从目镜中观察压痕的成像。
6、把物镜转到中央。
旋转眼罩，直至目镜内的两条细线都非常清晰。
7、观察目镜内的像质。
用手轮进行对焦，直至压痕的像非常清晰。
8、测微目镜归零：旋转测量旋轮，使左、右两侧细线无限接近，中间仅留一条极微细微弱的光线，按<ZREO>使D1、D2值置零。
然后旋转测量旋轮把右侧细线右移，将两条细线分开。
9、测量：向左移动测微目镜的细线定位鼓轮，使左边的线刚好卡在压痕直径左端并与之垂直相切，此操作使两根线一起移动。
旋转测量旋轮，使右边细线刚好卡住压痕直径右端。
按一下测量目镜上的输入键，LCD屏幕显示D1的值，并自动转到D2 ，要求输入D2值。
将测微目镜旋转90度，观察目镜内的像，此时细线应与压痕另一条直径垂直。
旋转细线定位旋轮，使之刚好卡住压痕的上端与压痕相切，此操作同时移动两根线。
旋转测量旋轮，使下部细线刚好卡住压痕的下端与压痕相切。
按一下测微目镜上的输入键输入D2的值，系统自动进行硬度计算，此时硬度值一栏显示测试结果。
10、按<PRINT>键进行硬度测试结果的打印。
表一硬度符号钢球直径0.102F/D2试验力FHBW10/3000 10 30 29400（3000）HBW10/1500 10 15 14700（1500）HBW10/1000 10 10 9800（1000）HBW10/500 10 5 4900（500）HBW10/250 10 2.5 2450（250）HBW10/100 10 1 980（100）HBW5/750 5 30 7350（750）HBW5/125 5 5 1225（125）HBW2.5/187.5 2.5 30 1839(187.5)HBW2.5/62.5 2.5 10 613(62.5)【实验注意事项】1．试样压痕平均直径d应在0.25D～0.6D之间，否则无效，应换用其他载荷做实验。
2．压痕中心距试样边缘距离不应小于压痕平均直径的2.5倍，两相邻压痕中心距离不应小于压痕平均直径的4倍，布氏硬度小于35时，上述距离应分别为压痕平均直径的3倍和6倍。
二、洛氏硬度实验【洛氏硬度计】THRS-150D数显洛氏硬度计采用单片机控制技术，数码管显示，内置打印机，试验力的施加、卸除、硬度值直接显示自动化运行。
图2 THRS-150D型洛氏硬度试验机【实验操作步骤】表一：洛氏硬度标尺、压头、试验力及应用范围表标尺压头试验力应用A 金刚石压头588.4N(60kgf) 表面淬火钢. 硬质合金钢.薄钢板.铜D 金刚石压头980.7N(100kgf) 表面淬火刚. 硬质合金钢.薄钢板.铜C 金刚石压头1471N(150kgf) 表面淬火刚. 硬质合金钢.薄钢板.铜F 硬质合金球头1/16" 588.4N(60kgf) 退火钢轴承. 冷拉铝合金.黄铜. 铍青铜. 磷青铜B 硬质合金球头1/16" 980.7N(100kgf) 退火钢. 轴承. 冷拉铝合金.黄铜. 铍青铜. 磷青铜G 硬质合金球头1/16" 1471N(150kgf) 退火钢. 轴承. 冷拉铝合金.黄铜. 铍青铜. 磷青铜H 硬质合金球头1/8" 588.4N(60kgf) 轴承金属. 研磨石料E 硬质合金球头1/8" 980.7N(100kgf) 轴承金属. 研磨石料K 硬质合金球头1/8" 1471N(150kgf) 轴承金属. 研磨石料P 硬质合金球头1/4" 588.4N(60kgf) 超软金属(例如.铝.锌.铅) M 硬质合金球头1/4" 980.7N(100kgf) 超软金属(例如.铝.锌.铅) L 硬质合金球头1/4" 1471N(150kgf) 超软金属(例如.铝.锌.铅) R 硬质合金球头1/2" 588.4N(60kgf) 锡.塑料.纸板S 硬质合金球头1/2" 980.7N(100kgf) 锡.塑料.纸板V 硬质合金球头1/2"1．被测试件表面应平整光洁，不得带有污物、氧化皮、凹痕及显著加工痕迹，试件的支承面和试台应清洁，保持良好密合，试件的厚度约大于10倍压痕深度。
2．根据试样形状和大小，选择适宜工作台，将试样平稳地放在工作台上。
3．面板简介：HR为硬度单位。
A标尺对应试验力588N，B标尺对应试验力980N，C标尺对应试验力1471N。
over键表示预先选定的硬度测试次数完成后，指示灯点亮，此时可打印记录或可按H键显示硬度平均值。
SETUP标尺选择键。
NO测试次数键，按该键，保荷时间显示窗口变为硬度测试次数预选窗口，增减按TIME+、TIME-键，测试次数预选少于20次，且每次测试第一点不记录，不打印。
L．D硬度计出厂前调试键，用户不用此键。
H硬度测试平均值键，只有当over键亮时，才能按此键求硬度平均值。
RESET复位键。
删除储存的所有数据。
CLR清零键，消除当前输入的错误，保留以前数据。
TIME+，TIME-保荷时间加减键。
PRINT打印键。
4．接通电源，启动开关，面板显示C标尺，保荷时间为5秒（测试次数为5次），指示灯点亮。
5．根据试件技术要求按下<SETUP>选择标尺（表一）。
6．顺时针方向旋转手轮，确定总试验力。
7、按<TIME+>，<TIME->键选择保荷时间。
8、按<NO>键，再按<TIME+>，<TIME->键选择操作次数。
9、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。
10、顺时针旋转旋轮，压头与试件接触时，缓慢平稳上升丝杆，直至显示窗口显示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：如果显示数值超过305，机器发出“嘀”声报警。
这时，下降丝杆，试件移动测试位置，重新进行测试。
11、按<PRINT>键打印试验结果。
【实验注意事项】1．试样两相邻压痕中心距离或任一压痕中心距试样边缘距离一般不小于3mm，在特殊情况下，这个距离可以减小，但不应小于直径的3倍。
2．为了获得较准确的硬度值，在每个试样上的试验点数应不小于三点(第一点不记)，取三点的算术平均值作为硬度值。
对于大批试样的检验，点数可以适当减少。
3．被测试样的厚度应大于压痕残余深度的十倍，试样表面应光洁平整，不得有氧化皮，裂缝及其他污物沾染。
4．要记住手轮的旋转方向，顺时针旋转时工作台上升，反之下降。
特别在试验快结束时，需下降工作台卸除初载荷，取下试样或调换试样位置的时候，手轮不得转错方向，否则，手轮转错，使工作台上升，就容易顶坏压头。
【实验报告】根据选用的实验规范和记录数据填写下表1．布氏硬度项材料及热处理状态试验规范实验结果换算成洛氏硬度值钢球直径d/mm载荷F/N0.102F／D2第一次第二次均硬度值HBSHRC HRB压痕直径d/mm硬度值HBS压痕直径d/mm硬度值HBS2．洛氏硬度材料及热处理状态试验规范测得硬度值压头总载荷F／N硬度标尺第一次第二次第三次平均硬度值换算成布氏硬度值HBS项目项目。