金属材料的硬度实验
金属材料的硬度实验
目录实验一金属材料的硬度实验 (1)实验二铁碳合金平衡状态显微组织分析 (6)实验三钢的热处理 (9)附表1： (12)附表2：布氏、洛氏、维氏硬度与强度换算对照表 (16)实验一金属材料的硬度实验一、实验目的1、了解硬度测定的基本原理及应用范围；2、测定钢试样的布氏、洛氏硬度值。
二、概述金属的硬度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程度的数量概念，由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值综合的反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变、抗力塑变强化以及大量形变抗力。
金属表面硬度值越高，抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其他机械性能（如强度指标b σ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和工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
三、布氏硬度实验基本原理1、实验原理布氏硬度实验是在布氏试验机上进行。
将直径为D 的硬化钢球在一定的载荷P 下压入金属表面（图1-1），并根据所得压痕d 的大小来断定硬度。
布氏硬度值是根据作用于钢球上的载荷对所得压痕表面积之比来确定，即BA P=HB （Kgf/mm 2） （1） 式中：P ——载荷（Kg ）B A —— 压痕的球面体（球缺）HB ——布氏硬度值由几何学可知球缺的面积等于：Dh A B π= （2）式中：D ——钢球直径h ——压痕深度(a) 原理图 (b) h 和d 的关系图1-1布氏硬度测定原理用压痕的直径和表示B A 可得：222d D D h --=（3） 如果把所得的B A 值代入公式（1）中，则有：][2][2HB 2222d D D D Pd D D P Dh P --=--==πππKgf/mm 2 （4） 式（4）中只有d 是变量，因此只需测出压痕直径，根据已知D 和P 值即可计算出金属表面的布氏硬度HB 的值。
金属材料硬度实验测定实验报告
( 实验报告)姓名：____________________单位：____________________日期：____________________编号：YB-BH-053883金属材料硬度实验测定实验报Experimental report on hardness measurement of metal materials金属材料硬度实验测定实验报告金属材料硬度实验测定实验一、实验目的(1)了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。
(2)学会正确使用硬度计。
二、实验设备（1）布氏硬度计（2）读数放大镜（3）洛氏硬度计（4）硬度试块若干（5）铁碳合金退火试样若干（ф20×10mm的工业纯铁，20，45，60，T8，T12等）。
（6）ф20×10mm的20，45，60，T8，T12钢退火态，正火态，淬火及回火态的试样。
三、实验内容1、概述硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压入表面抵抗塑性变形的一种能力，是重要的力学性能指标之一。
与其它力学性能相比，硬度实验简单易行，又无损于工件，因此在工业生产中被广泛应用。
常用的硬度试验方法有：布氏硬度试验――主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。
洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。
维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。
显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。
2、实验内容及方法指导（1）布氏硬度试验测定。
（2）洛氏硬度试验测定。
（3）试验方法指导。
3、实验注意事项（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，以免影响测定。
（2）圆柱形试样应放在带有“V”形槽的工作台上操作，以防试样滚动。
（3）加载时应细心操作，以免损坏压头。
（4）测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。
（5）金刚钻压头系贵重物品，资硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物件碰撞。
金属材料的硬度实验报告
金属材料的硬度实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对不同金属材料进行硬度测试，探究金属材料的硬度特性，并分析不同金属材料的硬度差异。
二、实验原理。
硬度是材料抵抗外力侵入的能力，通常用来衡量材料的抗划伤和抗压缩能力。
在实验中，我们将采用洛氏硬度计和布氏硬度计两种方法，分别对金属材料进行硬度测试。
洛氏硬度计通过在材料表面施加一定负荷下的压痕直径来计算硬度值，而布氏硬度计则是通过在材料表面施加一定负荷下的压痕面积来计算硬度值。
三、实验材料和设备。
1. 实验材料，铁、铝、铜、钛四种金属材料。
2. 实验设备，洛氏硬度计、布氏硬度计、显微镜、实验台、刻度尺、试验样品。
四、实验步骤。
1. 将铁、铝、铜、钛四种金属材料分别制成试验样品，保证其表面平整无瑕疵。
2. 分别使用洛氏硬度计和布氏硬度计对四种金属材料进行硬度测试，记录测试结果。
3. 使用显微镜观察每种金属材料在不同硬度下的压痕形貌，分析硬度测试结果。
五、实验结果与分析。
经过硬度测试，得到如下结果：1. 铁的硬度值为HB 200-300，HRB 60-80；2. 铝的硬度值为HB 15-25，HRB 45-50；3. 铜的硬度值为HB 30-50，HRB 50-70；4. 钛的硬度值为HB 300-400，HRB 80-100。
通过显微镜观察压痕形貌，可以看出不同金属材料在不同硬度下的压痕形态各异。
铁材料在较高硬度下呈现出清晰的压痕，而铝材料在较低硬度下呈现出较为模糊的压痕。
六、结论。
通过本次实验，我们发现不同金属材料的硬度存在较大差异，铁和钛的硬度较高，铝和铜的硬度较低。
硬度测试结果对于金属材料的选用和加工具有重要的指导意义。
七、实验总结。
本次实验通过对不同金属材料的硬度测试，深入了解了金属材料的硬度特性，并对硬度测试方法有了更加清晰的认识。
在今后的工程实践中，我们将根据不同金属材料的硬度特性，合理选用材料并进行相应的加工处理，以确保工程质量和安全。
总之，本次实验取得了良好的实验结果，对于金属材料的硬度特性有了更深入的了解，对于今后的学习和工作具有一定的指导意义。
测试硬度的三种方法
测试硬度的三种方法
硬度是指物体抵抗被划伤或压入的能力。
在工业生产和科学研究中，硬度测试是一项重要的实验技术。
下面介绍三种常见的测试硬度的方法。
1. 洛氏硬度测试法
洛氏硬度测试法是一种常见的金属硬度测试方法。
该测试方法使用一个金属锥体插入被测材料，然后测量插入深度以确定硬度。
洛氏硬度测试法应用广泛，可以测试各种金属材料的硬度。
2. 布氏硬度测试法
布氏硬度测试法是另一种常见的硬度测试方法，特别适用于测量金属材料的硬度。
该测试方法使用一个钢球或钻石锥体插入被测材料，然后测量插入深度以确定硬度。
布氏硬度测试法可用于测量各种金属材料的硬度。
3. 维氏硬度测试法
维氏硬度测试法是一种适用于测量金属表面硬度的测试方法。
该测试方法使用一个钢球或钻石金锥体，通过对材料表面施加压力来测量硬度。
维氏硬度测试法通常用于测量薄板材料和表面处理的材料的硬度。
总之，硬度测试是一项重要的实验技术，可以用于评估材料的质量和
性能。
不同的测试方法适用于不同类型的材料和硬度级别，选择正确的测试方法可以提高测试的准确性和可重复性。
金属材料的硬度试验实验报告
金属材料的硬度试验实验报告金属材料的硬度试验实验报告一、实验目的本实验旨在通过不同的硬度测试方法，对金属材料进行硬度试验，以了解和评估金属材料的硬度特性，包括其硬度的范围、分布、变化规律等，以期为材料的使用、加工和设计提供依据和参考。
二、实验原理硬度是金属材料的重要力学性能之一，它能反映金属材料抵抗局部变形的能力。
硬度的测试方法有很多，如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、努氏硬度等。
本实验将采用布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种方法对金属材料进行硬度试验。
1.布氏硬度：采用硬质合金球或钢球作为压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，以测量压痕的直径，并通过查表获得硬度值。
布氏硬度的优点是测量准确，重复性好，适用于测量较大和较软的金属材料。
2.洛氏硬度：采用金刚石或碳化硅的压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，以测量压痕的深度，并通过查表获得硬度值。
洛氏硬度的优点是操作简便快捷，适用于测量较薄或较硬的金属材料。
3.维氏硬度：采用金刚石或碳化硅的压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，以测量压痕的面积，并通过查表获得硬度值。
维氏硬度的优点是测量准确，适用于测量较小或较软的金属材料。
三、实验步骤1.样品准备：选取一定数量的金属材料样品，对其进行打磨、抛光和清洁处理，确保其表面无氧化物、锈迹等杂质。
2.布氏硬度试验：选择合适的硬质合金球或钢球作为压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，测量压痕的直径，并查表获得硬度值。
每个样品至少测量三个点，以取得平均值。
3.洛氏硬度试验：选择合适的金刚石或碳化硅的压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，测量压痕的深度，并查表获得硬度值。
每个样品至少测量三个点，以取得平均值。
4.维氏硬度试验：选择合适的金刚石或碳化硅的压头，在一定的载荷作用下，对金属材料进行压入，测量压痕的面积，并查表获得硬度值。
每个样品至少测量三个点，以取得平均值。
5.数据处理与分析：将实验数据整理成表格和图表，分析金属材料的硬度特性，包括其硬度的范围、分布、变化规律等。
金属材料硬度实验测定实验报告_实验报告_
金属材料硬度实验测定实验报告金属材料硬度实验测定实验一、实验目的(1)了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。
(2)学会正确使用硬度计。
二、实验设备（1）布氏硬度计（2）读数放大镜（3）洛氏硬度计（4）硬度试块若干（5）铁碳合金退火试样若干（ф20×10mm的工业纯铁，20，45，60，T8，T12等）。
（6）ф20×10mm的20，45，60，T8，T12钢退火态，正火态，淬火及回火态的试样。
三、实验内容1、概述硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压入表面抵抗塑性变形的一种能力，是重要的力学性能指标之一。
与其它力学性能相比，硬度实验简单易行，又无损于工件，因此在工业生产中被广泛应用。
常用的硬度试验方法有：布氏硬度试验――主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。
洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。
维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。
显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。
2、实验内容及方法指导（1）布氏硬度试验测定。
（2）洛氏硬度试验测定。
（3）试验方法指导。
3、实验注意事项（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，以免影响测定。
（2）圆柱形试样应放在带有“V”形槽的工作台上操作，以防试样滚动。
（3）加载时应细心操作，以免损坏压头。
（4）测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。
（5）金刚钻压头系贵重物品，资硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物件碰撞。
（6）应根据硬度实验机的使用范围，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。
四、实验步骤1、布氏硬度试验布氏硬度试验是用载荷P把直径为D的淬火钢球压人试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测量钢球在试样表面上所压出的压痕直径d，从而计算出压痕球面积A，然后再计算出单位面积所受的力（P/A值），用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号HB 表示。
金属材料的硬度试验-实验报告
金属材料的硬度试验-实验报告实验目的：1、学习金属硬度的测试方法和技巧；2、了解硬度的概念和含义；3、掌握用硬度试验仪测定金属材料硬度的方法。
实验原理：硬度是衡量材料抗压强度和耐磨性的指标之一。
硬度越大，表示材料越难被磨损，也就越难被切割。
目前常用的硬度测试方法有：压痕法、洛氏硬度法、维氏硬度法以及布氏硬度法等。
本实验主要采用布氏硬度测试法，这种测试方法被广泛应用于金属材料的硬度测试中。
测试时，使用钻石圆锥或球形硬度试验头，以某一标准的冲击能量冲击被测材料表面，用机械装置测出被击穿的深度，据此计算出材料的硬度值。
实验步骤：1、选用不同材料的试样进行测试，将试样放置在硬度试验机台座上。
2、选择合适的硬度试验头，安装到硬度试验机的测试臂上。
3、将试验头缓慢地压到试样表面，不要突然下压，待试验头稳定后开始测试。
4、当测试头完全接触到试样表面时，开始施加一定的试验力，并且记录测试时间。
5、根据被击穿的深度，精确计算出材料的硬度值。
6、重复以上实验步骤多次，计算出平均值并记录。
实验结果：测试试样：铜板、铝板、钢材、黄铜。
数据记录如下表：测试样品 | 试验次数 | 平均值（HB）--------| --------| ----------铜板 | 3 | 60.5铝板 | 3 | 45.6钢材 | 3 | 119.2黄铜 | 3 | 77.3本次实验我们选择不同材料进行了试验，测试结果表明，钢材的布氏硬度值最大，而铝板的硬度值最小。
从硬度值的大小可以看出，钢材的抗压强度最高，较难被切割和磨损；而铝板相对来说比较容易受到磨损和切割。
在实验过程中，我们发现在选用试验头时需要选择符合试样硬度的测试头，否则容易导致测试结果不准确。
并且在实验中还需要注意硬度测试头的正常使用和维护，做好硬度测试仪器的保养和日常维护工作，以确保测试结果的准确性和精度。
金属材料硬度测试实验
金属材料硬度测试实验D(D V D 2 d 2)HBW 呼0.204F 实验报告同组实验者: 一、实验目的1. 了解不同类型硬度测试的基本原理。
2. 了解不同类型硬度测试设备的特点及应用范围。
3. 掌握各类硬度计的操作方法。
二、实验原理金属的硬度可以认为是金属材料表面在压应力作用下抵抗塑性变形的一种 能力。
硬度测试能够给出金属材料软硬度的定量概念，即:硬度示值是表示材料软硬程度的数量指标。
由于在金属表面以下不同深度处材料所承受的应力和所发 生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹 性、微量应变抗力、应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，材料产生塑性变形就越困难。
硬度的大小对于机械零件 或工具的使用寿命具有重要的影响。
硬度测试方法有很多，大体可以分为弹性回跳法（如肖氏硬度）、压入法（如 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）和划痕法（如莫氏硬度）等三类。
硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能，其物理意义随着试验方法的不同 而表示不同的意义。
其中弹性回跳法主要表征金属弹性变形功的能力； 压入法主要表征金属塑性变形抗力及应变硬化能力；而划痕法主要表征金属切断能力。
下面介绍三种最常用的硬度测试方法：1、布氏硬度（1）布氏硬度试验原理用一定直径D （ mm 的硬质合金球作为压头，用一定的试验力 F （N ）,将其 压入试样表面，经过规定的保持时间 t （s ）之后卸载试验力，观察试样表面， 会发现有残留压痕（如图1）。
测残留压痕的平均直径d （mm ，然后求出压痕球 形面积A （ mm ）。
布氏硬度值（HBW 就是试验力F 除以压痕表面积A 所得的商， F 以N 作为单位时，其计算公式为课程名称: 材料性能研究技术 成绩: 实验名称: 金属材料硬度测试实验批阅人:实验时间:实验地点：X5406报告完成时间：2 姓名:学号:班级:指导教师:注：布氏硬度值不标出单位布氏硬度试验用的压头球直径有 10mm 5mm 2.5mm 和Imm 四种，主要根据 试验厚度选择，选择要求是使压痕深度 h 小于试样厚度的1/8。
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实验五金属材料的硬度实验
一、实验目的
1、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度测定的基本原理和硬度值表示方法；
2、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度测定的应用范围；
3、熟悉掌握布氏、洛氏和维氏硬度计的主要结构及操作方法;
二、实验原理
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程度的数量概念;由于在金属表面以下不同深处材料所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能力越高,材料产生塑性变形就越困难;另外,硬度与其它力学性能如强度指标σb塑性指标ψ和δ之间有一定的内在联系,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及寿命具有决定性意义;
1、硬度的实验方法
硬度的实验方法很多,主要有以下三大类：
1 压入法
该方法测出的硬度值主要反映金属表面抵抗另一物体压入引起塑性变形的能力;压入法又可分为布氏硬度HBW、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、努氏硬度HK、显微硬度;在机械工业中广泛采用的测定硬度的方法是压入法;
2 刻划法
该方法测出的硬度表征金属抵抗破裂的能力;
3 弹性回跳法
该方法是将规定形状的金刚石冲头从固定的高度h0落在试样表面上,冲头被弹起一定高度h;金属越硬,回跳高度h数值越大,因而规定用h/h0K=HS;称为肖氏硬度,主要用于大型工件及表面曲面的曲率半径>32mm的工件;
2、硬度测试的作用与特点
1 金属的硬度测试可大概推知其对应的强度
金属的硬度与强度指标之间存在如下的定量关系：
σb≈
式中σb–材料的抗拉强度；HBW–布氏硬度值；
K–系数,与材质和处理状态有关,常用材料K值如下：
碳素结构钢HBW>175 K=
退火状态的碳钢K=～
合金调质钢K=～
非铁金属合金K=～
2 硬度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;
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;通常硬度越高,这些性能也就越好;在机械零件设计图样上对力学性能的技术要求,往往只标注硬度值,其原因就在于此;
4 硬度测定后由于仅在金属表面局部体内产生很小压痕,几乎不破坏被检验的零件,基本属于无损检测,因而适合于成品检验或半成品检验;
5 设备简单,操作便捷,只需整理零件表面,不需要特殊制备试样;
6 对极小、极大的零件均可测量；对极薄的金属层,如渗碳层、氮化层均可测试;
四、洛氏硬度试验方法
1、试验原理
洛氏硬度试验法是用金刚石圆锥体压头或一定直径的钢球压头,在初始试验力F0和主试验力F1先后作用下压入试件表面,在总试验力F F0+F1的作用并保持一定时间后,卸除主试验力F1,保持初试验力F0时的残余压痕深度;洛氏硬度的大小是按压痕深度来测量的,可以由洛氏硬度计上的刻度盘指示出来,不需计算;每压入0.002mm为一个洛氏硬度单位;此种实验特点是硬度测试速度快,留下压痕小,被广泛用于检验试件的硬度;
试验原理图如图5–2所示;为了避免压头与试样接触不良而影响测量压痕印深度的准确性,洛氏法规定一律先加初始试验力F0;
图5–2洛氏硬度试验原理图
1–在初始试验力F0下的压入深度；
2–在总试验力F0+F1下的压入深度；
3–去除主试验力F1后的弹性回复深度；
4–残余压入深度h；
5–试样表面；
6–测量基准面；
7–压头位置
洛氏硬度试验压头有两种：一种是顶角120°的金刚石圆锥,另一种是直径为1.5875mm的淬火钢球或 3.175mm的淬火钢球;根据金属材料软硬程度不一,可选用不同的压头和载荷配合使用;具体选用范围见表5–4;
表5–4 洛氏硬度的试验范围
2、洛氏硬度测定的要求
1 根据被测定金属材料硬度高低,按表5–4选定压头和载荷;
2 试样在制备过程中,应尽量避免由于受热、冷加工等对试样表面硬度的影响;
3 试样的试验面尽可能是平面,不应有氧化皮及其他污物;
4 试样或试验层厚度应不小于e的十倍;试验后,试样背面不得有肉眼可见变形痕迹;
5 试样的试验面、支承面、试验台表面和压头表面应清洁;试样应稳固地放置在试验台上,以保证在试验过程中不产生位移及变形;
6 在任何情况下,不允许压头与试验台及支座触碰;试验支承面、支座、和试验台工作面上均不得有压痕;
7 试验时,必须保证试验力方向与试样的试验面垂直;
8 在试验过程中,试验装置不应受到冲击和振动;
9 施加初始试验力时,指针或指示线不得超过硬度计规定范围,否则应卸除初始试验力,在试样另一位置试验;
10 达到要求的保持时间后,在2s内平稳地卸除主试验力,保持初始试验力,从相应的标尺刻度上读出硬度值;
11 两相邻压痕中心间距离至少应为压痕直径的4倍,但不得小于2mm;任一压痕中心距试样边缘距离至少应为压痕直径的倍,但不得小于1mm;
12 在每个试样上的试验点数应不少于四点第一点不记;对大批量试样的检验,点数可适当减少; 3、表示方法
1 洛氏硬度用符号HR表示;HR前面为硬度值,后面为使用的标尺;例如：50HRC表示用C标尺测定的洛氏硬度值为50;
2 试验报告中给出的洛氏硬度值应精确至个洛氏硬度单位;
4、洛氏硬度试验机的结构
1 机体与工作台：试验机有坚固的铸铁机体,在机体前面安装有不同形状的工作台,通过手轮的转动,借助螺杆的上下移动,而使工作台上升或下降;
2 加载机构：有加载杠杆横杆及挂重杆纵杆等组成,通过杠杆系统将载荷转至压头而压入试样;借扇形齿轮的转动可完成加载和卸载任务;
3 千分表指示盘,通过指示盘指示各种不同的硬度值;
5、洛氏硬度试验机的操作规程
1 根据试样预期硬度按表5–3确定压头和载荷,并装入试验机;
2 将符合要求的试样放置在试样台上,将手轮顺时针旋转,使升降丝杆上升,压头渐渐接触试样,刻度盘指针开始转动;此时小指针从黑点移到红点,与此同时,大指针转动三圈至零位±5HR分度处,即停止上升;此时即已予加载荷;
3 微调刻度盘调零,HRA、HRC零点为0,HRB零点为30;
4 揿按钮开关;
5 指示照明灯从亮到熄,等保荷时间到第二次灯亮,指示灯停转,立即读出硬度测试值;HRA、HRC 读外圈黑刻度,HRB读内圈红刻度;
6 逆时针旋转手轮,取出试样,测试完毕;。