金屬零件表面硬度測量

1、南昌航空大學(xué)實(shí)踐報告二0 年 月 日專業(yè)名稱： 課程名稱： 金屬零件表面硬度測量 準(zhǔn)考證號： 實(shí)驗項目： 金屬材料及熱處理 姓 名： 評 分： 實(shí)踐考核課程：金屬材料及熱處理實(shí)驗名稱：金屬零件表面硬度測量一、實(shí)驗?zāi)康?. 了解常用硬度測量原理及方法；2. 了解布氏和洛氏硬度的測量范圍及其測量步驟和方法；二、實(shí)驗原理1. 硬度是表示材料性能的指標(biāo)之一，通常指的是一種材料抵抗另一較硬的具有一定形狀和尺寸的物體（金剛石壓頭或鋼球）壓入其表面的阻力。由于硬度試驗簡單易行，又無損于零件，因此在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用十分廣泛。常用的硬度試驗方法有：洛氏硬度計，主要用于金屬材料熱處理后的產(chǎn)品性能檢驗。布氏硬度計，

2、應(yīng)用于黑色、有色金屬材料檢驗，也可測一般退火、正火后試件的硬度。2. 洛氏硬度洛氏硬度測量法是最常用的硬度試驗方法之一。它是用壓頭(金剛石圓錐或淬火鋼球)在載荷(包括預(yù)載荷和主載荷)作用下，壓入材料的塑性變形濃度來表示的。通常壓入材料的深度越大，材料越軟；壓入的濃度越小，材料越硬。下圖表示了洛氏硬度的測量原理。圖： 未加載荷，壓頭未接觸試件時的位置。2-1：壓頭在預(yù)載荷P0(98.1N)作用下壓入試件深度為h0時的位置。h0包括預(yù)載所相起的彈形變形和塑性變形。2-2：加主載荷P1后，壓頭在總載荷P= P0+ P1的作用下壓入試件的位置。2-3：去除主載荷P1后但仍保留預(yù)載荷P0時壓頭的位置，壓

3、頭壓入試樣的深度為h1。由于P1所產(chǎn)生的彈性變形被消除，所以壓頭位置提高了h，此時壓頭受主載荷作用實(shí)際壓入的濃度為h= h1- h0。實(shí)際代表主載P1造成的塑性變形深度。h值越大，說明試件越軟，h值越小，說明試件越硬。為了適應(yīng)人們習(xí)慣上數(shù)值越大硬度越高的概念，人為規(guī)定，用一常數(shù)K減去壓痕深度h的數(shù)值來表示硬度的高低。并規(guī)定0.002mm為一個洛氏硬度單位，用符號HR表示，則洛氏硬度值為：3.布氏硬度布氏硬度的測定原理是用一定大小的試驗力F(N)把直徑為D（mm）的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬的表面，保持規(guī)定時間后卸除試驗力，用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕平均直徑d(mm)，然后按公式求出布氏硬度HB

4、值，或者根據(jù) d從已備好的布氏硬度表中查出HB值。 測量范圍為8650HBW 由于金屬材料有硬有軟，被測工件有厚有薄，有大有小，如果只采用一種標(biāo)準(zhǔn)的試驗力F和壓頭直徑D，就會出現(xiàn)對某些工件和材料的不適應(yīng)的現(xiàn)象。因此，在生產(chǎn)中進(jìn)行布氏硬度試驗時，要求能使用不同大小的試驗力和壓頭直徑，對于同一種材料采用不同的F和D進(jìn)行試驗時，能否得到同一的布氏硬度值，關(guān)鍵在于壓痕幾何形狀的相似，即可建立F和D的某種選配關(guān)系，以保證布氏硬度的不變性。 特點(diǎn)：一般來說，布氏硬度值越小，材料越軟，其壓痕直徑越大；反之，布氏硬度值越 大，材料越硬，其壓痕直徑越小。布氏硬度測量的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的測量精度，壓痕面積大，能在較

5、大范圍內(nèi)反映材料的平均硬度，測得的硬度值也較準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)。三、實(shí)驗設(shè)備洛氏硬度計、布洛維硬度計、軸承、試塊4、 實(shí)驗步驟1、置試件于工作臺上，順時針旋轉(zhuǎn)手輪使工件上升至加滿初試驗力（即小指針至于紅點(diǎn)）為止，此時大指針應(yīng)垂直向上指向標(biāo)記B(C)處，其偏移不得超過5分度格，否則另選一點(diǎn)。2、轉(zhuǎn)動指示器的調(diào)整盤，使大指針指向刻度B(C)。3、向后緩慢推倒加載試驗力操縱手柄，保證主試驗力在46秒內(nèi)施加完畢。總試驗力保持5秒時間后，向前慢拉加載試驗力手柄，卸去主試驗力，保留初試驗力。4、此時硬度計表頭長指針指向的數(shù)據(jù)，即為被測試件的硬度值。5、逆時針轉(zhuǎn)動手輪使工作臺下降，更換測試點(diǎn)，重復(fù)上述操作。

6、五、實(shí)驗內(nèi)容1. 測量滾動軸承表面洛氏硬度值使用洛氏硬度計對軸承外圈進(jìn)行硬度測定，記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)：加載力（kgf）= 1471 N 硬度值測定平均值測量次數(shù)第一次第二次第三次HRC61.961.262.661.92. 測量試塊表面布氏硬度值在布洛維硬度計上，使檔位調(diào)至布氏硬度測定檔，試塊進(jìn)行表面硬度測定，記錄相關(guān)測定數(shù)據(jù)：加載力（kgf） = 980 N凹痕直徑（mm）平均值（mm）測定次數(shù)第一次第二次第三次X方向254.9251.2250.1252.1Y方向256.3244.6250.5250.5 (D=2.5 mm ; d=讀數(shù)差0.004)6、 實(shí)驗過程把規(guī)定的壓頭壓入金屬材料表面層，

7、然后根據(jù)壓痕的面積或深度確定其硬度值。根據(jù)壓頭和壓力不同，常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和維氏硬度（HV）。用直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的試驗力F壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后卸除試驗力，在試樣表面留下球形壓痕，如左圖所示。布氏硬度值用球面壓痕單位面積上所承受的平均壓力表示。用淬火鋼球作壓頭時，布氏硬度用符號“HBS”表示;用硬質(zhì)合金球作壓頭，布氏硬度用符號“HBW”表示。在進(jìn)行布氏硬度試驗時，鋼球直徑、施加的試驗力和試驗力保持時間、應(yīng)根據(jù)被測試金屬的種類和試樣厚度，按下表所示的布氏硬度試驗規(guī)范正確地進(jìn)行選擇。7、 實(shí)驗結(jié)果 布氏硬度試驗的優(yōu)點(diǎn)是：試驗時使用的壓頭直徑較大，在試樣表面上留下壓痕也較大，測得的硬度值也較準(zhǔn)確。 布氏硬度試驗的缺點(diǎn)是：對金屬表面的損傷較大，不易測試太薄工件的硬度，也不適于測定成品件的硬度。布氏硬度試驗常用來測定原材料、半成品及性能不均勻的材料（如鑄鐵）硬度。8、 實(shí)驗總結(jié) 通過這次金屬零件表面硬度測量，了解常用硬度測量原理及方法；