工程材料实验课.

2.洛氏硬度测定法
2.1 洛氏硬度的测量原理
用顶角为120°的金刚石圆锥或φ为 1.588mm的淬火钢球为压头,在规定载荷 （初载荷及主载荷）的作用下压入材料表 面,经规定保持时间后,卸除主试验力，根 据压痕深度来确定硬度值。图1表示了洛氏 硬度的测量原理。
图1.洛氏硬度试验原理示意图
0-0：未加载荷，压头未接触试件时的位置。 1-1：压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件深 度为h0时的位置。 h0包括预载所引起的弹形变 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。 3-3：去除主载荷P1后仍保留预载荷P0 时压头的 位置，压入深度为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，主载荷引 起的塑性变形深度为:h= h1- h0
铸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、铝、镁合金、 轴承合金 薄板软钢、退火铜合 金
磷青铜、铍青铜 铝、锌、铅
1471.5 (150)
588.6(60)
2.2 洛氏硬度测定的优缺点 优点:
• 操作简便、迅速，适宜大生产； • 压痕小，适宜测成品； • 适用范围广，从极软到极硬、从极薄到极厚的 材料都能测定。
硬度试验应用
• 灵敏反映材料在化学成分、金相组织、热 处理工艺、冷加工变形等差异； • 试验方法简单，不必破坏工件，适合机械 装备和零部件材质现场检测； • 试验压痕很小，可检查金属表面层情况， 脱碳与增碳、表面淬火及化学处理后的表 面硬度等。
硬度试验方法分类
• 静压入试验 —— 用以测定材料对永久变形的抗力。 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度
二、实验仪器 1.HRD-150型电动洛氏硬度计 2.HB-3000C电子布氏硬度计
金属硬度试验
硬度是金属抵抗局部变形，特别是 塑性变形，压痕或划痕的能力，是衡量 金属材料软硬程度的一种指标。
硬度试验方法
• 硬度是材料机械性能的一种整体综合指标。 • 硬度值不仅与材料的弹性极限、弹性模量、 屈服极限、脆性、还与材料结晶状态、原子 间键结合力和原子结构等都有关系。 • 硬度测定的特点是不损坏工件、操作方便、 迅速、效率高。
1. 硬度试验的特点及应用
试样制备简单，可在各种不同尺寸的试样 上进行试验，试验后试样基本不受破坏； 设备简便，操作方便，测量速度快； 测量范围大:可大(多晶体)可小(单个晶粒、 表面渡层、手表内部小零件等)、可软可硬 各种金属件都可做硬度试验；
硬度与强度之间有近似的换算关系，根据测出 的硬度值就可以粗略地估算强度极限值(如碳钢 бb≈0.36HB)。 测定材料的硬度,定性分析材料的组织、性能; 测定脱碳层深度; 定性分析夹杂物性质, 组成相的性质等。
表1.各种洛氏硬度值的符号及应用
标度 符号 HRA 压头 金刚石圆锥 1.588mm 钢球 金刚石圆锥 金刚石圆锥 总载荷 N(kg) 588.6(60) 表盘上 刻度颜色 黑色 常用硬度 值范围 70~85 应用举例 碳化物、硬质合金、 表面淬火钢等 软钢、退火钢、铜合 金 淬火钢、调质钢等 薄钢板、中等厚度的 表面硬化工件
HRB
HRC HRD HRE HRF HRG HRH
981(100)
1471.5 (150) 981(100) 981(100) 588.6(60)
红色
黑色 黑色 红色 红色 红色 红色
25~100
20~67 40~77 70~100 40~100 31~94
3.175mm 钢球 1.588mm 钢球 1.588mm 钢球 3.175mm 钢球
• 为了扩大洛氏硬度的测量范围，可用不同的压 头和不同的总载荷配成不同标尺的洛氏硬度。 洛氏硬度共有15种标尺供选择，它们分别为： HRA，HRB，HRC，HRD，HRE，HRF，HRG，HRH，
HRK，HRL，HRM，HRP，HRR，HRS，HRV；表面
洛氏硬度标尺：HR45N、 HR30N、 HR15N和 HR45T、 HR30T、 HR15T 。其中常用的几种标 尺见表1。
静压入硬度试验
定义：抵抗永久压痕的能力。 原理：在一定的时间间隔里，将硬质压头压入所要 测试的金属表面，然后测量压痕的深度 或大小。 优点：材料的硬度和其他物理特性之间存在着某种 关系，是一种非破坏性试验。 分类：宏观硬度 通常载荷在1KG 以上 显微硬度 通常载荷小于1KG(1g-500g) 纳米硬度 通常在更小的载荷范围
• h值越大，试件越软，h值越小，试件越硬。 • 为适应数值越大硬度越高的概念，用一常数K减去h 表示硬度的高低。并规定每0.002mm为一个洛氏硬 度单位，用符号HR表示，则：
K h HR 0.002
• 测量值直接在表盘上读出。
• 用金刚石圆锥压头时，常数K为0.2mm，硬度值由黑 色表盘表示 ; 用钢球(Φ=1.588mm)压头时，常数K 为0.26mm，硬度值由红色表盘表示.
• 划痕试验 —— 测定材料对破裂的抗力。观察一种材 料是否能被另一种材料划痕， 马氏划痕硬度、莫氏 划痕硬度
• 犁槽试验 —— 将一钝头元件（通常为金刚石）以一 定的载荷和相似条件下划过表面，以划痕宽度作为硬 度的度量标准。Bierbaum硬度试验
硬度试验方法分类
• 回跳试验 —— 或称弹性回跳法，测定材料对弹性变 形的抗力。使一标准质量和尺寸的物体由试验表面弹 回，取回跳高度作为硬度标准。肖氏硬度 • 阻尼试验 —— 也称摇摆试验，测定材料对永久变形 的抗力。摇摆法硬度 • 磨损试验 —— 将试样压在一正在转动的圆盘上，以 磨耗率作为硬度的度量标准 • 冲蚀试验 —— 在标准条件下将磨料冲射到试验表面 上，以在一定时间内损失的材料重量作为硬度的度量 标准
工程材料实验
材料实验教学中心 张旭茗
实验一
1.
平衡组织与非平衡组织观察
平衡组织观察
2.
实验二
非平衡组织观察
金属硬度实验
实验注意事项
1.室内保持安静、整洁；
2.珍惜仪器； 3.一周左右交实验报告。
实验三 金属表面硬度实验
一、实验目的 1. 了解材料表面硬度的测试方法 2. 掌握布氏硬度、洛氏硬度及维氏硬 度方法 3. 测试给定材料的布氏硬度、洛氏硬 度