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材料的硬度检测实验指导书河南工业大学材料科学与工程学院前百固体材料表面抵抗弹性变形、塑性变形或破断的能力，是衡量材料软硬程度的一个指标抵抗能力越高，硬度值就越高它与材料的化学成分、组织状态、加工处理、工作环境和其它机械性能有关硬度值随硬度试验方法的不同，其物理意义也不同常用的硬度试验方法有划痕法、压入法和动力法划痕法测得的硬度值，表示材料表面抵抗断裂的能力；压入法重合允差±2格
9、向后缓推加卸试验力手柄，施加试验力加载速度为2〜8秒，由缓冲器调节手轮调准
10、黑色金属，试验力保持时间为10〜15秒，有色金属为30〜35秒当布氏硬度值小于35时伟60秒
11、总试验力保持时间结束，要求在2〜3秒内将加卸试验力手柄匀速向前拉，卸除试验力
12、下降试台，将溜板试台与试件一起平稳的移至显微镜下，紧靠挡钉
13、逐步微量下降试，并以升降螺杆孔为中心，将溜板转动一定的角度后，使溜板与安装在硬度计左侧的物镜对准，然后通过测微目镜对准焦距，使试件上的压痕成像清晰
14、测量试件上压痕两对角线长度，两对角线长度之差与其中较短的对角线长度之比不应大于
1.0%
15、测得试件上压痕两对角线长度的平均值乘以4或2,查表的维氏硬度值b.布氏硬度技术参数
1、试验力306N、613N、1839N允差±
1.0%
2、压头规格球压头
2.5mm、5mm
3、硬度测试范围压头为钢球时，适用于布氏硬度8〜450,用HBS表示压头为硬质合金球时，适用于布氏硬度8〜650,用HBW表示.
4、布氏硬度符号表示符号HBS或HBW之前为硬度值，符号后按以下顺序用数值表示试验条件⑴球体直径；⑵试验力；3试验力保持时间10〜15s不标注例如120HBS10/1000/30表示用直径10mm钢球在
9.807kN1000kgf试验力下保持30s测得的布氏硬度为120500HBW5/750表示用直径5mm硬质合金球在
7.35kN750kgf试验力下保持1〜15s测得的布氏硬度为
5005、显微镜放大倍率
37.5倍使用
2.5x物镜、75倍使用5乂物镜
6、测微目镜毂轮最小分度值a.使用
2.5X物镜，分度值1=
0.004mmb.使用5X物镜，分度值1=
0.002mm球压头、试验力与硬度范围的关系硬度范围材料PkgIIB P与D之间关系球直径Dmm试验力PX10294003000140—450P=30D
2573507502.
51837.
5187.5黑色金属1098001000140P=10D
2524502502.
5612.
562.5硬度范围P与D之间关系球直径Dmm试验力PN材料HB10294003000有色金属130P=30D
2573507502.
51837.
5187.5109800100036~130P=10D
2524502502.
5612.
562.510490050016〜70P=5D
2512251252.
5306.
531.25有色金属1024522508〜35P=
2.5D
25612.
962.
52.
5153.
215.61012251254-17P=l.25D
25306.
531.
252.
576.
617.81
五、数据记录与处理球直径压痕直径垂直方向测两次d mmDmm试验力FN12平均值硬度值HB平均硬度HB四显微硬度的测定
一、实验目的了解显微硬度的测试原理和显微硬度计的使用方法
二、实验原理将显微硬度计上特制的金刚石压头，在一定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式中HV一显微硬度值N/mm2；P—负荷N；d—四方形压痕对角线平均长度U mo
四、实验步骤
1、打开电源开关，主屏幕点亮，转动试验力变换手轮，选择试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导致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，防止速度过快发生冲击
2、此时主屏幕菜单显示MODEL和NOT—COV菜单，MODEL中有HV、HK维氏、克氏二种试验法，按t、I方向键，将反白条移至所选之处，这时主屏幕状态显示行中显示所选HV或HK,按ENTER键确认，NOT-COV中有二个硬度转换表CTAB1和CTAB2,CTAB1适用于对焦平面有影响，这是正常的
11、移动目镜的刻线，使其逐步靠拢，当刻线内侧无限接近时，两刻线内侧之间处于无光隙的临界状态时，按面板CLR键，这时主屏幕上的dl的数值为零，即为术语中的零位
12、转动右边的手轮使刻线分开，然后移动目镜左侧鼓轮，使左边的刻线移动，当左边刻线的内侧与压痕的左边外形交点相切时，再移动右边刻线，使其内侧与压痕外形交点相切，按下目镜上测量按钮，对角线长度dl的测量完成，移动目镜90，以上述的方法测量对角线长度d2,按下测量按钮，这时主屏幕显示本次测量的示值和所转换的硬度示值，如果认为测量有误差，可重复上述程序再次测量
13、第一次试验结束（指试验后测量），方可进行第二次试验，按照检定规程要求，第一点压痕不计数，所以第二点压痕的硬度示值作为记入试验次数中的第一次，此时主屏幕状态显示行中NO00中的显示NO01o
14、当在目镜中观察到压痕成像过大时（指目镜视场的60%作为有效视场），请减小试验负荷，否则所得到的示值有一定的误差，如在目镜中观察到的压痕较长，可增大试验的负荷（必须在允许范围内，否则可能击穿试件），这样可提高测量的精度
15、在当前几次试验后，如你需要看一下前几次的测量数据，则按DISP键，屏幕即可显示出数据和统计结果然后按Esc键，仪器回复工作状态，按STAPT键仪器进行又一次的试验状态
五、数据记录与处理压痕对角线长d（um）试样试验力（N）硬度12平均值附布、洛、维硬度值对照表布氏硬度维氏硬度维氏硬度洛氏硬度HRC布氏硬度洛氏硬度HRCIIBIIB HVHV
68.
094041544.
544067.
592040143.
142567.
090038841.
841076766.
488037540.
439675765.
986036339.
138374565.
384035237.
937273364.
792034136.
636072264.
090033135.
535071063.
378032134.
333969862.
576031133.
132868461.
874030232.
131968261.
773729330.
930967061.
072028529.
930165660.
170027728.
829265360.
069726927.
628464759.
769026226.
627663859.
268025525.
426963058.
867024824.
226162758.
766724122.
825362058.
366023521.
724760157.
364022920.
524157856.
061522323455.
660721722855554.
759121222254.
057920721853453.
556920121252.
555319720751452.
154719220251.
653918729651.
153018319249551.
052817918850.
351617418347749.
650817017848.
849516717546148.
549116317147.
247415616344447.
147214915642945.7455143150测得的硬度值，表示材料表面抵抗塑性变形的能力；动力法测得的硬度值，表示材料变形功的大小因此硬度代表材料的强度和韧性等综合性能指标-材料的洛氏硬度测定简介洛氏硬度用HR表示一种广泛应用的静态压入硬度，用压痕凹陷的深度来表征所用压头为顶角120°、圆弧半径
0.2mm的金刚石圆锥或
61.5875mm和e
3.175mm的钢球或可测塑料洛氏硬度的
46.
35、
412.7的钢球洛氏硬度所加试验力根据被测物体软硬不同而作不同规定，随不同的压头和所加相应不同试验力的搭配出现了十几种的洛氏硬度标尺常见的有下面九种，常用的有三种使用范围见下表洛氏硬度试验标尺、压头、试验力及应用范围洛氏硬度常用标尺为A、B、C三种标尺压头类型应用范围初试验力总试验力N N硬质合金、碳化物、表面淬火钢、A
588.4硬化薄钢板金刚石圆锥薄钢板、表面淬火钢D
980.7淬火钢、调质钢、冷硬铸铁C1471铸铁、铝、镁合金、轴承合金、退F
588.4火铜合金、薄软钢板
1.5875mm钢球
98.07软钢、铝合金、铜合金、可锻铸铁、B1/16英寸
980.7退火钢磷青铜、被青铜、可锻铸铁G1471铝、锌、铅等H
588.
43.175mm钢球1/8E
980.7轴承合金、锡、塑料、硬纸板等很英寸K1471软的材料
一、实验目的
1、了解洛氏硬度计的测试原理
2、掌握用洛氏硬度计测定材料硬度的方法
二、实验原理用圆锥形金刚石压头或钢球压头，在规定的试验力下，垂直压入试件表面加载方式为,先加初试验力
98.07N,这时压痕的深度为瓦，再加总试验力即初试验力加主试验力这时压痕的深度为h2经保持规定时间后，以卸除主试验力而保留初试验力时的压痕深度h3与在初试验力作用压痕深度电之差来表示硬度即e=h-h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3loHR K一『L K--------------------常数采用金刚石压锥时K=lC采用钢球作压头时K=130C=
0.002mm指示器刻度盘上一个分度格
三、实验仪器及原材料K HR-150型洛氏硬度计
2、试件GCrl5淬火
四、实验步骤
1、置试件于工作台上，顺时针旋转手轮使工件上升至加满初试验力（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，否则另选一点
2、转动指示器的调整盘，使大指针指向刻度B（C）
3、向后缓慢推倒加载试验力操纵手柄，保证主试验力在4-6秒内施加完毕总试验力保持5秒时间后，向前慢拉加载试验力手柄，卸去主试验力，保留初试验力
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
5、逆时针转动手轮使工作台下降，更换测试点，重复上述操作
五、数据记录与处理试件编号12HRC（读数）HRC（硬度值）注意
1、加载缓冲器空载下降时间应调整在4-6秒内
2、试件的最小厚度应大于压痕深度的10倍
3、两个测试点之间间隔应大与5mm
六、思考题洛氏硬度计长期使用后应注意些什么？附洛氏法测定磨具硬度本方法适用于陶瓷和树脂结合剂，粒度为F100至F1200的普通磨具
一、实验目的
1、掌握洛氏硬度计的使用方法
2、学会用洛氏硬度计测定各种磨具硬度的方法
二、实验原理洛氏法测磨具硬度，是以
03.175mm钢球作压头，在规定的试验力下，垂直压入磨具表面加载方式为，先加初试验力
98.07N,这时压痕的深度为电，再加总试验力（即初试验力加主试验力），这时压痕的深度为h o待总试验力完全加上诘（硬度计表头长指针显著2O变慢时），不维持时间即卸去主试验力以卸除主试验力而保留初试验力时的压痕深度h与在初试验力作用下压痕深度与之差来表示硬度KPe=h3-hlo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—2二二K-----------------常数采用金刚石压锥时K=1OOC采用钢球作压头时K=130C=
0.002mm指示器刻度盘上一个分度格
三、实验仪器及原材料K HR-150型洛氏硬度计
2、试件砂轮
四、实验步骤
1、置试件于工作台上，顺时针旋转手轮使工件上升至加满初试验力（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，否则另选一点
2、转动指示器的调整盘，使大指针指向刻度BC
3、向后缓慢推倒加载试验力操纵手柄，，待总试验力完全加上后硬度计表头长指针显著变慢时，向前慢拉加载试验力手柄，卸去主试验力，保留初试验力
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按表头上B标尺读数
5、逆时针转动手轮使工作台下降，更换测试点，重复上述操作
五、数据记录与处理试验粒度号试点编号HR读数BHR平均值B对应硬度附表
1、硬度计工作条件按表1的规定
2、按刻度表上的B尺读数，并以各点的算术平均值按表
2、表3的规定，确定磨具的硬度等级表1洛氏硬度计的工作条件磨料粒度F100-F150F180-F500F600-F1200磨具硬度工作条件钢坪旦住钢以旦住钢坏旦住试验力N试验力N试验力Nmm mmmmA〜E
3063063.
1753.175F〜J980588105881471980K〜Y表2A〜E的硬度值、硬度允许范围及均匀性允差硬度等级硬度值允许范围级差值均匀性允差A〜42〜5020B43〜5537〜611218C56〜6751〜721116D68〜7863〜83115E79〜8876〜92914注该表仅适用于玲磨磨石和超精磨石表3F〜Y的硬度值、硬度允许范围及均匀性允差硬度等级硬度值及允差范围磨料粒度F100—F150F180—F240F280—F500F600—F1200硬度值T8~-4T1〜318-2933〜45允差范围-23-8-25-177-3823〜53F级差值14141112均匀性允差25352426硬度值-3-214-1730-4046〜55允差范围-18-330〜2920〜4836〜62G级差值2413109均匀性允差43322220硬度值22〜4318〜2941〜5056〜64允差范围8〜524〜4032〜5848〜71H级差值211198均匀性允差38282018硬度值44~6030〜4051〜6065〜73允差范围33〜6618〜5043〜6758〜80J级差值161098均匀性允差29252018硬度值22〜3441-5061〜6839〜51允差范围16〜4130〜5953〜7429〜59K129712级差值2222均匀性允差1526硬度值35〜4651〜5969〜7652-62允差范围28〜5241〜6863〜8242〜68L级差值118710均匀性允差20201522硬度值47〜5660〜6877〜8363〜70允差范围41〜6151〜7671〜8755-76M级差值9867均匀性允差16201315硬度值57〜6569-7684〜8871〜78允差范围52〜6960-8378-9265-83N级差值8747均匀性允差1418915硬度值66〜7277〜8389〜9379〜85允差范围61〜7669~8985〜9773-90P级差值6646均匀性允差1115913表3（续）F〜Y的硬度值、硬度允许范围及均匀性允差磨料粒度硬度等级硬度值及允差范围F100-F150F180-F240F280-F500F600-F1200Q硬度值73-7984〜8994〜9886〜92允差范围69-8377〜9490~10280〜97级差值6546均匀性允差1112913硬度值80〜8590〜9499~10393〜98允差范围76〜8884〜9995~10688~102R级差值5445均匀性允差910911硬度值86〜9095〜99104—10699~103允差范围83〜9390~104100—10995~107S级差值4424均匀性允差71049硬度值91-95100—104107—109104—107允差范围88〜9895~108104—112100—111T级差值4423均匀性允差71047硬度值96〜99105—108110〜112108—110允差范围93~101210021072104Y级差值3322均匀性允差5844附喷砂法测定磨具硬度
一、实验目的
1、掌握喷砂硬度计的使用方法
2、了解喷砂法对磨具硬度的测定方法
二、实验原理以一定压力147kPa的空气把一定粒度、形状和重量的石英砂，通过直径为
5.5mni,长度为
93.5mm的喷嘴，冲击于磨具表面，以冲击形成的凹坑深度来表征磨具的硬度凹坑越深硬度越软，凹坑越浅则越硬喷砂法测定磨具硬度更贴近磨具硬度的定义
三、实验设备及原材料
1、JS32顺控数显喷啥硬度计
2、标准石英砂条件1化学成分SiO96%烧碱
0.3%2⑵相对密度
2.62~
2.66杂质〈1%⑶粒度24#筛上余量336#筛通过量
83、厚度为5〜6mm的钠平板玻璃
4、F36的磨具
四、实验步骤
1、打开空气压缩机，使表压达到784kPa停机
2、接通喷砂硬度计电源，将旋钮放在“手动”档，升起机头清扫工作台
3、用5mm玻璃板校正喷砂硬度计试验时省去
4、将待测磨具放在工作台上，将旋钮放在“半自动”档，按“起步”键，重复两次，在待测磨具上对称测量两点，并记录两组数据
五、数据记录及处理砂轮凹坑深度粒度砂轮硬度123误差分析（单片磨具坑深相差太大的问题）
六、注意事项
1、空气压缩机最低应保持196kPa；
2、操作时，旋钮放在“手动”档时，不能按“喷砂”键;砂轮凹坑深度与硬度对照表磨具粒度硬度等级硬度值及允差F36F46F60〜F80F100-F150A、B、C、硬度值D、G、F允差
5.24^
3.
835.54~
4.
185.60〜
4.28硬度值G允差硬度值H允差硬度值J允差硬度值K允差硬度值L允差
2.54〜
1.66硬度值
4.74〜
4.01M允差硬度值
2.62〜
2.
154.〜
3.36N允差硬度值P允差硬度值
2.83〜
2.44Q允差硬度值R允差硬度值S允差硬度值
1.04-
0.
922.89〜
2.70T允差硬度值Y允差二材料的维氏硬度测定
一、实验目的:
1、了解维氏硬度的测试原理
2、掌握用布洛维硬度计测定材料维氏硬度的方法
二、实验原理将一个相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力压入被测材料表面经保持规定时间后（试验力保持时间为10-15秒），卸除试验力，用读数显微镜测量压痕两对角线长度d和d,取其算术平均值，查表或代入公式计算出维氏度值维氏硬度用IIV12表示HV=O.1891x=A=djd,d22
三、实验仪器及原材料、
1、HBRVU-
187.5型布洛维光学硬度计
2、试件45#钢淬火
四、实验步骤A硬度计操作步骤
1、安装溜板试台，旋紧滚花螺母
2、显微镜座插入硬度计左边支架孔中，旋紧螺钉
3、插入测微目镜和内照明灯，将物镜旋入显微镜座内
4、将试件置于工作台上，把上溜板移至下导轨外侧挡钉处
5、接通电源，开关转向“维”字处，投影屏灯亮，内照明灯亮
6、根据被测试件的试验要求，转动变荷手轮，确定试验力
7、安装金刚石四棱锥维氏压头，手的中指顶住金刚石头部，轻轻向压头杆孔推进，紧贴支承面，拧紧压头紧固螺钉用擦镜纸或酒精棉球将压头擦拭干净
8、顺时针转动手轮上升工作台，直至光学杠杆上的的标尺基线与投影屏刻线重合，不重合允差±2格
9、向后缓推加卸试验力手柄，施加试验力加载速度为（1~8）秒，由缓冲器调节手轮调准
10、黑色金属，试验力保持时间为（10〜15）秒，有色金属为（30土2）秒
11、总试验力保持时间结束，要求在（2〜3）秒内将加卸试验力手柄匀速向前拉，卸除试验力
12、下降试台，将溜板试台与试件一起平稳的移至显微镜下，紧靠挡钉
13、逐步微量下降试，并以升降螺杆孔为中心，将溜板转动一定的角度后，使溜板与安装在硬度计左侧的物镜对准，然后通过测微目镜对准焦距，使试件上的压痕成像清晰
14、测量试件上压痕两对角线长度，两对角线长度之差与其中较短的对角线长度之比不应大于
1.0%
15、测得试件上压痕两对角线长度的平均值乘以4或2,查表的维氏硬度值B维氏硬度技术参数
1、试验力294N、980N,允差±1%
2、压头规格金刚石正四棱锥体压头
3、维氏硬度测量范围14HV-1000HV
4、维氏硬度符号表示符号HV之前为硬度值，符号后按以下顺序用数值表示试验条件⑴试验力；⑵试验力保持时间（10〜15s不标注）例如640HV30表示用
294.2kN30kgf试验力下保持10~15s测得的维氏硬度为640640HV30/20表示用
294.2kN30kgf试验力下保持20s测得的维氏硬度为
6405、显微镜放大倍率
37.5倍使用
2.5x物镜、75倍使用5义物镜
6、测微目镜毂轮最小分度值a.使用
2.5X物镜，分度值I=
0.004mnib.使用5X物镜，分度值1=
0.002mm
五、数据记录与处理压痕对角线长d mm皿佥力N硬度值HV平均硬度HV平均值12三材料的布氏硬度测定
一、实验目的
1、了解布氏硬度的测试原理
2、掌握用布洛维硬度计测定材料布氏硬度的方法
二、实验原理用一定的负荷试验力将一个选定直径的钢球压头或硬质合金压头压入被测材料表面保持负荷一定时间，卸除试验力后在材料表面留下一个压痕通过测量压痕直径，进而计算出布氏硬度布氏硬度用HB表示2FHB=
0.102x------------DD-兀7D2-CI2
三、实验仪器及原材料、
1、HBRVU-
187.5型布洛维光学硬度计
2、试件45#钢调质
四、实验步骤A硬度计操作步骤
1、安装溜板试台，旋紧滚花螺母
2、显微镜座插入硬度计左边支架孔中，旋紧螺钉
3、插入测微目镜和外照明灯罩，将物镜旋入显微镜座内
4、将试件置于工作台上，把上溜板移至下导轨外侧挡钉处
5、接通电源，开关转向“布”字处，投影屏灯亮，外照明灯亮
6、根据被测试件的试验要求，转动变荷手轮，确定试验力
7、安装布氏钢球压头，手的中指顶住钢球压头头部，轻轻向压头杆孔推进，紧贴支承面，拧紧压头紧固螺钉用擦镜纸或酒精棉球将压头擦拭干净
8、顺时针转动手轮上升工作台，直至光学杠杆上的的标尺基线与投影屏刻线重合，不。
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