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金属材料的硬度试验

金属材料的硬度试验

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的数量概念。由于在金属表面以下不同深度的材料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的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的能力越大，材料所产生的塑性变形就越困难。另外，硬度与其它机械性能（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，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以及寿命具有决定性的意义。

硬度的试验方法有很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度，压入法又可以分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。

压入法硬度试验的主要特征是：
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的关系：σb＝K·HB ,
式中：σb －－－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

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，通常情况下，当硬度值越高，这些性能也就越好。在机械零件设计图纸上对性能的技术要求，往往只是标注硬度值，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的压痕，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。

实验目的：主要是了解硬度测定的基本原理及应用范围；布氏、洛氏硬度试验机的主要结构和操作方法。
实验设备：HB－3000型布氏硬度试验机和H－100型洛氏硬度试验机以及相关的读数放大镜等仪器。
试样：Ф20×10毫米的45钢的淬火和调质状态，Ф20×10毫米的硬铝。
下图2-1和图2-2分别是HB－3000型布氏硬度试验机、H－100型洛氏硬度试验机的实物图。

　 图2-1 HB－3000型布氏硬度试验机
　 图2-2 H－100型洛氏硬度试验机
　
2.1.2、注意事项

1. 试样两端要平行，表面要平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨，以免影响测试。
2. 圆柱型试样应放在带有“V”型槽的工作台上操作，以免试样滚动。
3. 加载时应细心操作，以免损坏压头。
4. 加预载荷（10kgf）时，若发现阻力太大，应停止加载，立即报告，检查原因。
5. 测定硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。
6. 金刚钻压头系贵重物件，质硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物体碰撞。
7. 应根据硬度试验机使用范围，按规定合理选用不同的载荷和压头，超过使用范围将不能获得准确的硬度值。

发布日期：2008-6-14　【返回】