硬度测试实验报告.docx

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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.了解常常利用硬度测量原理及方式；　　2.了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方式；　　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必然形状和尺寸的物体（金刚石压头或钢球）压入其表面的阻力。

由于硬度实验简单易行，又无损于零件，因此在生产和科研中应用十分普遍。

常常利用的硬度实验方式有：

洛氏硬度计，主要用于金属材料热处置后的产品性能查验。

布氏硬度计，应用于黑色、有色金属材料查验，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常利用的硬度实验方式之一。

它是用压头（金刚石圆锥或淬火钢球）在载荷（包括预载荷和主载荷）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（98.1N）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0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为：

　　HR?

k-h　　0.002　　3.布氏硬度　　布氏硬度的测定原理是用必然大小的实验力F（N）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，维持规按时间后卸除实验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d（mm），然后按公式求出布氏硬度HB值，或按照d从已备好的布氏硬度表中查出HB值。

测量范围为8~650HBW　　由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，若是只采用一种标准的实验力F和压头直径D，就会出现对某些工件和材料的不适应的现象。

因此，在生产中进行布氏硬度实验时，要求能利用不同大小的实验力和压头直径，对于同一种材料采用不同的F和D进行实验时，可否取得同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可成立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。

特点：

一般来讲，布氏硬度值越小，材料越软，其压痕直径越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其压痕直径越小。

布氏硬度测量的长处是具有较高的测量精度，压痕面积大，能在较大范围内反映材料的平均硬度，测得的硬度值也较准确，数据重复性强。

　　四、实验内容　　1.测量转动轴承表面洛氏硬度值　　利用洛氏硬度计对轴承外圈进行硬度测定，记录相关测量数据：

　　加载力（kgf）=1471N　　2.测量试块表面布氏硬度值　　在布洛维硬度计上，使档位调至布氏硬度测定档，试块进行表面硬度测定，记录相关测定数据：

　　加载力（kgf）=980N　　HB?

2P　　?

D（D-D-d）22（D=2.5mm;d=读数差×0.004）　　五、思考题　　1.测量硬度前为何要进行打磨？

　　答：

测试样品与工作台的接触面不平。

依照国家标准GB/T230.1-XX，洛氏硬度值=100-h/0.002，式中h为洛氏硬度计压头压入样品的深度，也就是说每0.002毫米或2微米代表1HRC硬度单位，因此被测试样品与工作台接触面的平整度将对测试结果产生极大的影响。

当试样底面不平时，载荷完全施加时只要试样因为不平整而致使轻微的偏转，就可能使压头多向下移动几个微米，测试结果就可能引发1-5HRC的误差，乃至更大。

因此，测试前被测样品的底面必需用机械加工（如磨床）或手工方式（如砂纸打磨）磨平，以减小测试误差。

　　2.HRC、HB和HV的实验原理有何异同?

　　答：

1.布氏硬度（HB）以必然的载荷（一般3000kg）把必然大小（直径一般为10mm）的淬硬钢　　球压入材料表面，维持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为千克力/mm2（N/mm2）。

2.洛氏硬度（HR）当HB>450或试样过小时，不能采用布氏硬度实验而改用洛氏硬度计量。

它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.5九、　　3.18mm的钢球，在必然载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。

按如实验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：

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）。

3维氏硬度（HV）以120kg之内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度HV值（kgf/mm2）。

　　3.HRC、HB和HV各有什么优缺点？

各自适用范围是什么？

举例说明HRC、HB和HV适用于哪些材料及工艺？

　　答：

布氏硬度（HB）适用于退火正火钢，压痕大，适用于硬度不均匀材料，不适用于薄料。

硬度值应在有效测量范围内（HRC为20-70）为有效；布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大一般不用于成品检测。

一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄材料不适用；维氏硬度适用于较大工件和较深表面层的硬度测定，小负荷维氏硬度实验负荷1.961~篇二：

金属材料的硬度实验实验报告　　实验五硬度实验　　一．实验目的　　1．了解硬度测定的大体原理及应用范围。

2．了解布氏硬度实验机的主要结构及操作方式。

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。

它是给低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，硬度实验方式简单，操作方便，出结果快，又无损于零件，因此被普遍应用。

测定金属硬度的方式很多，有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。

1．布氏硬度（HB）　　

（1）布氏硬度实验的大体原理　　布氏硬度实验是以必然直径的钢球施加必然负荷P，压入被测金属表面（如图1所　　示）维持一按时间，然后卸荷，按照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，就可按照已知的D和P值计算出HB值。

在实际测量时，可按照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，而对软的金属就不适合，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，为了维持统一的，可以彼此进行比较的数值，必需使P和D之间维持某一比值关系，以保证所取得的压痕形状的几何相似关系，其必要条件就是使压入角维持不便。

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也应维持为必然值，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，只要知足P/D2=常数，所得的HB值都是一样的。

对不同材料，所测得的HB值也可进行比较。

P/D2比值有30、10、2.5三种，其实验数据和应用范围可参考表5-1。

　　表5-1各类负荷、压头及应用范围　　

（2）布氏硬度实验的技术要求　　1）被测金属表面必需平整光洁。

　　2）压痕距离金属边缘应大于钢球直径，两压痕之间距离应大于钢球直径。

3）HB〉450的金属材料不得用布氏实验机测定。

　　4）用读数测微尺测量压痕直径d时，应从彼此垂直的两个方向上测量，然后取　　其平均值。

5）查表时，若利用的是五、2.5mm的钢球时，则应别离以2和4倍压痕直径查　　阅。

6）为了表明实验条件，可在HB以后标注D/P/T，如HB10/3000/10，即表示此硬度值　　是在D=100mm，P=3000kgf，T=10秒的条件下取得的。

（3）布氏硬度实验机的结构及操作　　HB-3000型布氏硬度实验机的结构如图5-2所示。

它是利用杠杆系统将负荷加到金属表面上的。

加卸负荷都是自动的。

　　图5-2HB-3000布氏硬度实验机外形结构图　　实验时，将试样置于试样台上，顺时针转动手轮，使试样上升直到钢球压紧并听到“卡”一声为止。

按上电钮，此时电动机通过变速箱使曲轴转动，连杆下降，负荷通过吊环和杠杆系统施加于钢球上，保荷一按时间后，电动机自动运转，连杆上升，卸除负荷，使杠杆及负荷恢复到原始状态，同时电动机停止运转，再　　反向回转手轮，使试样台下降，取下试样，即可进行压痕直径的测量，查表即得HB值。

　　三．实验报告要求　　1．简述布氏硬度实验原理。

　　2．如何测定金属材料的布氏硬度值？

3．进行实验时，应注意哪些大体要求？

篇三：

材料的硬度检测实验报告　　一材料的洛氏硬度测定报告　　一、实验目的：

　　一、了解洛氏硬度计的测试原理。

　　二、掌握用洛氏硬度计测定材料硬度的方式。

　　二、实验原理：

　　用圆锥形金刚石压头或钢球压头，在规定的实验力下，垂直压入试件表面。

加载方式为，先加初实验力98.07N，这时压痕的深度为h1，再加总实验力（即初实验力加主实验力），这时压痕的深度为h2。

。

经维持规按时间后，以卸除主实验力而保留初实验力时的压痕深度h3与在初实验力作用下压痕深度h1之差来表示硬度。

即e＝h3－h1。

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：

　　HR?

K-h3-h1K常数：

采用金刚石压锥时K=100C　　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　　一、HR-150型洛氏硬度计　　二、按如实际情况填写　　四、实验步骤：

　　一、置试件于工作台上，顺时针旋转手轮使工件上升至加满初实验力（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，不然另选一点。

　　二、转动指示器的调整盘，使大指针指向刻度B（C）。

　　3、向后缓慢推倒加载实验力操纵手柄，保证主实验力在4—6秒内施加完毕。

总实验力维持5秒时间后，向前慢拉加载实验力手柄，卸去主实验力，保留初实验力。

　　4、此时硬度计表头长指针指向的数据，即为被测试件的硬度值。

　　五、逆时针转动手轮使工作台下降，改换测试点，重复上述操作。

　　五、数据记录与处置　　注意：

一、加载缓冲器空载下降时间应调整在4-6秒内。

　　二、试件的最小厚度应大于压痕深度的10倍。

　　3、两个测试点之间距离应大与5mm。

　　六、思考题　　一、通过了洛式硬度计的检测后测得已知试样A的洛氏硬度为60HRC，请问被测材料的压痕深度为多少？

　　二显微硬度的测定报告　　一、实验目的：

　　了解显微硬度的测试原理和显微硬度计的利用方式。

　　二、实验原理：

　　将显微硬度计上特制的金刚石压头，在必然负荷的作用下压入待测试样表面，用硬度计上的测微器，测量正方形压痕对角线的长度。

显微硬度按下式计算：

2式中HV—显微硬度值（N/mm）；　　2HV=1.8544P/d　　P—负荷（N）；（实验数据填写时为1）　　d—四方形压痕对角线平均长度（μm）。

（读数/40）　　三、实验仪器及原材料　　一、按如实际情况填写　　二、按如实际情况填写　　四、实验步骤：

　　一、打开电源开关，主屏幕点亮，转动实验力变换手轮，选择实验力。

负荷的力值应和主屏幕上显示的力值一致，如力值显示不一致会致使计算公式错误而影响示值，旋动变荷手轮时，应小心缓慢地进行，避免速度过快发生冲击。

　　二、转动压头与物镜切换手柄，使40X物镜处于主体正前方位位置（光学系统放大倍率400X，测量状态），10X的物镜作为观察之用（光学系统此时的放大倍率为100X）。

　　3、将试样要放在试台上（置于物镜的中心位置），摇动起落丝杆手轮，　　使试台上升，当物镜下端与试块或试样相距1～3mm时，眼睛通过测微目镜观察，在目镜中随着试台缓慢上升，可观察到亮度渐渐增强，说明聚焦面即未来到，此时应缓慢摇动手轮，直至目镜中观察到试块或试样表面的清楚成像为止，焦距已调好。

　　4、若是在目镜观察到的成像模糊，可转动目镜前部镜头（因每人的视觉都存在着不同），直至清楚为止，若是在目镜中观察到的试块平面成像有局部亮、暗状况，则可调节光源装置上的三个调整螺钉，使光源处于中心位置，若是视场太亮或太暗，则可直接按面板上的L+L-键，将光亮度调到舒适清楚状态。

　　五、若是想观察到试块表面上较大的视场范围（寻觅预置的位置等），将10X物镜转换到主体的正前方，40X物镜的焦平面与10X物镜的略有不同，可摇动起落手轮使其成像清楚，旋动微分筒使x—y平台移动，即可找到预置位置。

　　注：

若是要进行硬度实验，请将40X物镜转动到主体前方，旋动起落手轮，使成像清晰，再切换压头，因为该仪器以40X物镜成像为基准调整好各部件间的配合。

　　六、转动切换手柄，使压头轴处于主体前方，按面板START键，仪器开始加荷，这时主屏幕右上方显示↓表示正在加荷，加荷结束进入保荷状态时，主屏幕右上方的方框图内显示正在进入倒计数的时间数值。

保荷结束仪器开始卸荷，主屏幕右上方显示↑，表示正在卸荷，卸荷结束，主屏幕右上方显示凸，表示本次实验结束。

　　注：

①如试样表面凸凹不平或有多个面组成时，在将压头轴进行切换时，要小心避免压头碰及试样。

　　②仪器在工作时，或按下START键而忘记切换物镜，万万不能再转动切换手柄，必需　　等待这次实验结束后方可移动切换手柄，不然将会造成仪器严重损害。

　　7、转动切换手柄，使40X物镜处于主体正前方，观察目镜中的压痕成像，如压痕成像不清楚可旋动起落手轮，使其清楚，因为压痕有深度，在放大400X物镜时，微小的深度像对焦平面有影响，这是正常的。

　　八、进行压痕长度的测量，具体如下：

（1）从测微计目镜中观察　　

（2）同时旋转微动手轮和百分筒手轮是，从目镜中观察，两条长刻线相切时是，百分筒手轮的零刻线与百分筒主体零刻线应重合是　　（3）转动微动手柄，使一条刻线与实验压痕一角相切　　（4）旋转百分筒手轮，使另一条刻线与另一角相切　　（5）读读数，求压痕对角线长度（即读数/40）　　（6）对角线长度dl的测量完成，移动目镜90°，以上述的方式测量对角线长度d2，