金属材料硬度试验实验报告
时间：2020-10-17 14:15:42 来源：达达文档网 本文已影响 人 
实验五硬度实验 一.实验目的 1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2.了解布氏硬度实验机的主要结构及操作方法。
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 是给初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，硬度实验方法简单，操作方便，出结果快， 又无损于零件，因此被广泛应用。测定金属硬度的方法很多，有布氏硬度、洛氏 硬度和维氏硬度等。
1 .布氏硬度（ HB （ 1 ）布氏硬度实验的基本原理 布氏硬度实验是以一定直径的钢球施加一定负荷 P, 压入被测金属表面（如 图 1 所 示）保持一定时间，然后卸荷，根据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 HB = P/F= P 眄
（ 5-1 ）
式中：
P —负荷（ kgf ）；
D —钢球直径（ mr）i —压痕深度（ mr）i
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，就可根据已知的 D 和 P 值计算出 HB 值。在实际测量时，可根据 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，而对软的金属就不合 适，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，为了保持 统一的，可以相互进行比较的数值，必须使 P 和 D 之间保持某一比值关系，以保 证所得到的压痕形状的几何相似关系，其必要条件就是使压入角保持不便。
由图 5-1 （ b ）可知:
(a) （b）力和 ti 的关.系
D d —aux —=— ( 5-4 ) 将式（ 5-4 ）代入式（ 5-3 ）得:
式（ 5-5 ）说明，当©值为常数时，为使 HB 值相同， P/D 2 也应保持为一定 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，只要满足 P / D 2 =
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/D 2 比值有 30 、10 、2 .5 三种，其试验数据和应用范围可参考表 5-1 。
表 5-1 各种负荷、压头及应用范围 材料种类 布氏硬度 范围 试样厚度 （ mrh 负荷 P 与钢球 直径 D 之间的 关系 钢球直 径 D（ mm 负荷 P （ kgf ）
负荷持续 时间（秒）
>6
10 3000
钢铁 140-450 6-3 P=30D 2
5 750 10 （黑色金属）
<3
2.5 187.5
>6
10 1000
同上 <140 6-3 P=10D 2
5 250 10
<3
2.5 62.5
有色金属及
>6
10 1000
合金（铜、青 铜、黄铜、镁 31.8-130 6-3 P=10D 5 250 30 合金）
<3
2.5 62.5
>6
10 250
同上 8-35 6-3 P=2.5D " 5 62.5 60
<3
2.5 15.6
（2 ）布氏硬度试验的技术要求 1 ）被测金属表面必须平整光洁。
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。
(5-5 )
3 ）
HB 〉 450 的金属材料不得用布氏试验机测定。
4 ）
用读数测微尺测量压痕直径 d 时，应从相互垂直的两个方向上测量， 然 后 取 其平均值。
5 ）
查表时，若使用的是 5 、2.5mm 的钢球时，则应分别以 2 和 4 倍压痕直径查 阅。
6 ）
为了表明试验条件，可在 HB 之后标注 D/P/T ，如 HB O /3 OOO / IO ，即表示此硬度值 是在D=100mmP=3000kgf , T=10 秒的条件下得到的。
（ 3 ）布氏硬度试验机的结构及操作 HB-3000 型布氏硬度试验机的结构如图 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 5-2 HB-3000 布氏硬度试验机外形结构图 试验时，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， 保荷一定时间后，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。
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三．实验报告要求 1 ． 简述布氏硬度试验原理。
2 ． 如何测定金属材料的布氏硬度值？ 3 ． 进行试验时，应注意哪些基本要求？
开阔了我的视野。
