简述三种硬度实验的原理
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实验24 洛氏、布氏、维氏3学时，导前课程：材料力学性能审编责任人：吴腾一、实验目的1.了解不同类型硬度测定的基本原理及应用范围。
2.掌握各种硬度计的操作方法。
二、实验内容测量45#钢（退火态或正火）的布氏硬度；测量45#钢（淬火态）的洛氏硬度和维氏硬度。
三、实验仪器、设备及材料洛氏硬度计，布氏硬度计，维氏硬度计和显微维氏硬度计。
四、实验原理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．布氏硬度试验(1)布氏硬度实验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24-1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HBπ/=（3-1）/=FPDhP式中：P—负荷（kgf）；D—钢球直径（mm）；h—压痕深度（mm）(a) 原理图(b) h和d的关系图24-1 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24-1（b ）中的△Oab 关系求出：222222⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛h D d D （3-2） 转换可得，222d D D h --= （3-3）将式（3-3）代入式（3-1）即得：)(222d D D D PHB --=π （3-4）式（3-4）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。
硬度计的原理
硬度计的原理
硬度计是一种用于测量材料硬度的仪器。
不同类型的硬度计采用不同的原理，以下介绍几种常见的硬度计原理：
1. 布氏硬度计原理：布氏硬度计是通过将一个钢球或钨碳化钨球压入材料表面来测量硬度。
硬度计中的压入深度与施加的载荷成正比。
布氏硬度值通过测量压入球对应的压入深度来确定。
2. 洛氏硬度计原理：洛氏硬度计使用一个金刚石圆锥或硬质合金球在材料表面施加压力来测量硬度。
硬度值由测量压痕的直径和使用的载荷大小来确定。
3. 维氏硬度计原理：维氏硬度计是通过在材料表面施加一个标准的压入载荷，然后测量压痕的对角线长度来测量硬度。
硬度值是通过将载荷和压痕对角线长度的比例与标准维氏硬度标尺进行比较得到的。
4. 硬度计原理：硬度计使用一个钻石或硬质合金锥形针尖，通过施加一定的载荷并测量针尖在材料表面产生的压痕大小来测量硬度。
硬度值由载荷大小和压痕面积的比例确定。
以上是常见的硬度计原理，每种原理都有其适用的材料和测量范围。
在使用硬度计时，需要根据具体的硬度计类型和材料性质选择适当的载荷和试验条件，以确保准确测量材料的硬度。
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布氏和洛氏硬度试验原理
布氏和洛氏硬度试验原理布氏硬度试验原理布氏硬度试验是一种常用的金属材料硬度测试方法，通过压入金属试样表面的金刚石或硬质合金球头，来测量材料的硬度。
布氏硬度试验是由英国人布拉德尔（Brinell）于1900年提出的，被广泛应用于金属工业领域。
试验原理：布氏硬度试验原理基于材料的塑性变形。
试验时，将金刚石或硬质合金球头压入试样表面，施加一定的载荷。
在一定的压力下，球头会产生塑性变形，形成一个圆形的凹痕。
通过测量凹痕的直径，可以计算出材料的硬度值。
试验过程：1. 选择合适的试验样品，通常是块状或板状的金属材料。
2. 将试样固定在试验机上，使其表面平整并垂直于球头。
3. 调节试验机的压力，使球头与试样表面接触并施加一定的载荷。
4. 在一定时间内保持载荷，使球头产生塑性变形并形成一个圆形凹痕。
5. 卸载，移除球头，观察凹痕。
6. 使用显微镜测量凹痕的直径，通常在凹痕的两个相对侧面测量。
7. 根据测量结果，计算出布氏硬度值。
布氏硬度值的计算：布氏硬度值（HB）是通过凹痕直径和试验中施加的载荷之间的关系计算得出的。
计算公式如下：HB = 施加载荷（N）/ 凹痕表面积（mm²）布氏硬度试验的优点：1. 适用范围广：布氏硬度试验适用于各种金属材料，包括铁、钢、铝、铜等。
2. 测量结果准确：通过测量凹痕的直径，可以得到相对准确的硬度值。
3. 试验简单方便：只需要一台布氏硬度试验机和一个试样即可进行试验。
4. 试验结果可靠：由于试验过程中施加的载荷相对较大，所以布氏硬度值比较稳定可靠。
洛氏硬度试验是一种常用的非金属材料硬度测试方法，用于测量塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等材料的硬度。
洛氏硬度试验是由美国人洛氏（Rockwell）于1922年提出的，与布氏硬度试验相比，洛氏硬度试验更加简便快捷。
试验原理：洛氏硬度试验原理基于材料的弹性和塑性变形。
试验时，通过施加不同深度的载荷，来测量试样表面的硬度。
洛氏硬度试验通常使用钢球头或钻石圆锥头，通过测量两次载荷下的试样深度差，计算出材料的硬度值。
硬度的测试原理和计算公式
硬度的测试原理和计算公式材料硬度的测试原理和计算公式硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬的判据，是一个综合的物理量。
材料的硬度越高，耐磨性越好，故常将硬度值作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。
硬度的测定常用压入法。
把规定的压头压入金属材料表面层，然后根据压痕的面积或深度确定其硬度值。
根据压头和压力不同，常用的硬度指标有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度（HV）。
一、洛氏硬度1、试验原理洛氏硬度是以顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为Φ1.588㎜的淬火钢球作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。
试验时，先加初试验力，然后加主试验力。
压入试样表面之后卸除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。
如图所示，0－0为金刚石压头还没有和试样接触的位置。
1－1是在初试验力作用下压头所处的位置，压入深度为h1，目的是为了消除由于试样表面不光洁对试验结果的精确性造成的不良影响。
图中2－2在总试验力（初试力＋主试验力）作用下压头所处位置，压入深度为h2。
3－3是卸除主试验力后压头所处的位置，由于金属弹性变形得到恢复，此时压头实际压入深度为h3。
故由于主试验力所引起的塑性变形而使压头压入深度为h＝h3－h1。
洛氏硬度值由h的大小确定，压入深度h越大，硬度越低；反之，则硬度越高。
一般说来，按照人们习惯上的概念，数值越大，硬度越高。
因此采用一个常数c减去h来表示硬度的高低。
并用每0.002㎜的压痕深度为一个硬度单位。
由此获得的硬度值称为洛氏硬度值，用符号ＨＲ表示。
式中，c为常数（对于HRC、HRA，c取0.2；对于HRB，c取0.26）。
由此获得的洛氏硬度值ＨＲ为一无名数，试验时一般由试验机指示器上直接读出。
2、常用洛氏硬度标尺及适用范围上述洛氏硬度的三种标尺中，以ＨＲＣ应用最多，一般经淬火处理的钢或工具都采用ＨＲＣ测量。
工程材料硬度实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验方法的应用范围。
2. 掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等硬度试验方法及其操作步骤。
3. 分析不同材料硬度与力学性能之间的关系。
4. 提高对工程材料性能评价的能力。
二、实验原理硬度是指材料抵抗另一较硬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。
硬度试验方法主要有布氏硬度试验、洛氏硬度试验、维氏硬度试验等。
1. 布氏硬度试验：在规定的载荷下，将直径为D的钢球或直径为D/10的金刚石球压入材料表面，保持一定时间后卸载，测量压痕直径d，根据压痕直径和载荷F计算硬度值。
2. 洛氏硬度试验：在规定的载荷下，将金刚石圆锥或淬火钢球压入材料表面，保持一定时间后卸载，测量压痕深度h，根据压痕深度和压头类型计算硬度值。
3. 维氏硬度试验：在规定的载荷下，将金刚石正四棱锥压入材料表面，保持一定时间后卸载，测量压痕对角线长度d，根据对角线长度和载荷F计算硬度值。
三、实验仪器与设备1. 布氏硬度试验机2. 洛氏硬度试验机3. 维氏硬度试验机4. 读数放大镜5. 标准硬度块6. 试样（如钢、铸铁、有色金属等）四、实验内容及步骤1. 布氏硬度试验（1）将试样放置在布氏硬度试验机上，调整压头与试样表面垂直。
（2）选择合适的载荷和钢球直径，按照实验要求进行试验。
（3）保持一定时间后卸载，用读数放大镜测量压痕直径d。
（4）根据公式HB = 2F/d^2（F为载荷，d为压痕直径）计算布氏硬度值。
2. 洛氏硬度试验（1）将试样放置在洛氏硬度试验机上，调整压头与试样表面垂直。
（2）选择合适的压头和载荷，按照实验要求进行试验。
（3）保持一定时间后卸载，用读数放大镜测量压痕深度h。
（4）根据公式HRC = 100(K - h/d)（K为常数，h为压痕深度，d为压痕直径）计算洛氏硬度值。
3. 维氏硬度试验（1）将试样放置在维氏硬度试验机上，调整压头与试样表面垂直。
（2）选择合适的载荷，按照实验要求进行试验。
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。
硬度测量原理
硬度测量原理硬度测量原理是通过施加一定的压力或载荷，来评估物质抵抗形变或塑性变形的能力。
硬度测量通常用于确定材料的硬度值，以了解材料的耐磨性、强度和耐腐蚀性等物理特性。
在硬度测量中，最常用的方法是在试样表面施加压力，并根据试样在压力下产生的形变或印痕大小来确定其硬度。
以下是几种常见的硬度测量方法：1. 布氏硬度（Brinell Hardness）：布氏硬度测试使用钢球或硬质球缓慢地施加在试样表面上，然后测量形成的球形凹坑的直径。
硬度值根据试样表面凹坑的面积来计算，硬度值越大，意味着材料越硬。
2. 维氏硬度（Vickers Hardness）：维氏硬度测试使用金刚石或硬质钢小锥形钻头施加在试样表面上，并测量试样表面上形成的菱形印痕的对角线长度。
维氏硬度值通过计算试样表面上形成的菱形印痕面积与应用压力之比来确定。
3. 洛氏硬度（Rockwell Hardness）：洛氏硬度测试使用金刚石或硬质钢球缓慢地压入试样表面，然后测量试样表面上形成的印痕的深度。
洛氏硬度值通过读取硬度计上的刻度来确定，刻度值越大，硬度值越高。
4. 压痕硬度（Indentation Hardness）：压痕硬度测试是由许多微小的压痕或印痕组成的，其中最常见的是纳氏硬度测试。
纳氏硬度测试使用纳米级尺寸的金刚石锥形钻头施加在试样表面上，并测量试样表面上形成的纳米级压痕的压痕深度或宽度来确定硬度值。
总之，硬度测量原理是通过施加一定的压力，并测量材料在压力下形成的形变或印痕来确定材料的硬度值。
不同的硬度测试方法适用于不同类型的材料和硬度范围。
通过硬度测量，可以评估材料的磨损、抗剪切性和抗压性等物理特性，为材料选择和工程设计提供重要的参考值。
硬度测试实验
硬度测试实验一、实验目的1. 了解布氏、洛式、维氏硬度计的测试原理2. 掌握各种硬度计的使用方法及使用注意事项等 二、实验原理硬度是指材料对另一更硬物体（钢球或金刚石压头）压入其表面所表现的抵抗力。
硬度的大小对于工件的使用性能及寿命具有决定性意义。
由于测量的方法不同常用的硬度指标有布氏硬度（HB ）、洛式硬度（HR ）、维氏硬度（HV ）。
布氏硬度适用于硬度较低的金属，如退火、正火的金属、铸铁及有色金属的硬度测定。
洛氏硬度又有HRA 、HRB 、HRC 三种，其中HRC 适合于测定硬度较高的金属如淬火钢的硬度。
维氏硬度测定的硬度值比布氏、洛氏精确，可以测定从极软到极硬的各种材料的硬度，但测定过程比较麻烦。
显微硬度用于测定显微组织中各种微小区域的硬度，实质就是小负荷（≤9.8N ）的维氏硬度试验，也用HV 表示。
三、布氏硬度（HB ）(一) 基本原理将载荷P 和直径为D 的淬火钢球压入试样的表面，并保持一定时间，然后去除载荷P ，测量压痕直径d （见图一所示）。
最后计算出布氏硬度值。
计算公式化如下：若压痕的深度为h ，则压痕的面积为： 图一 布氏硬度实验原理图F ＝πDh＝()222d D D D--πHB ＝FP HB ＝()222/2mm kg d D D D P--π式中：P —施加的栽荷kgF —压痕的表面积，mm 2 D —钢球的直径，mm B —压痕直径，mm在P 和D 一定的情况下，布氏硬度的高低取决于压痕的直径d ，d 越大，表明材料的HB 值越低即材料越软；反之材料硬度高即HB 越大。
在具体测量时，并不是每次都按上述公式去算，而是根据D 与P 值大小，测量出压痕的直径d ，然后查表即得。
这种表格就是根据上述公式计算制出的，可参考压痕直径与布氏硬度表由于材料有硬有软，工件有厚、薄、大、小之分，为适应不同情况，其压头有Φ2.5mm 、Φ5mm 、Φ10mm 三种钢球。
载荷有15.6kg 、62.5kg 、187.5kg 、250kg 、750kg 、1000kg 、3000kg 七种。
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简述三种硬度实验的原理
硬度实验是评价材料硬度的常用方法，主要用来表征材料耐磨性、耐刮擦性和抵抗塑性变形的能力。
常见的硬度实验方法包括洛氏硬度、维氏硬度和布氏硬度。
一、洛氏硬度实验：
洛氏硬度实验是根据材料在受压下的塑性变形程度来评价其硬度的。
其基本原理是使用一个金刚石球或钢球作为硬度计头，以一定的载荷施加在材料表面，测量压入深度来评估材料的硬度。
洛氏硬度实验分为三个不同的等级，分别是洛氏硬度A、B和C。
其中洛氏硬度A适用于极硬的金属材料，洛氏硬度B适用于中硬的金属材料，洛氏硬度C适用于软的金属材料。
二、维氏硬度实验：
维氏硬度实验是通过测量材料在受压下的反弹速度来评价其硬度的。
其基本原理是使用一个钢球或钻石圆柱体作为硬度计头，以一定的载荷落在材料表面，然后测量硬度计头从材料表面反弹的速度，通过反弹速度的大小来评估材料的硬度。
维氏硬度实验分为维氏硬度A、B、C、D、E、F、G、H等不同等级。
其中维氏硬度A适用于软材料，维氏硬度H适用于硬材料。
三、布氏硬度实验：
布氏硬度实验是通过测量材料在受压下的凹痕面积比来评估其硬度的。
其基本原理是使用一个钨碳化物球作为硬度计头，在规定的载荷下垂直压入材料表面，在一定时间内保持压力，然后测量压印的凹痕面积。
布氏硬度实验分为布氏硬度10mm球压头和布氏硬度3mm球压头两种。
其中布氏硬度10mm球压头适用于材料硬度较低的情况，而布氏硬度3mm球压头适用于材料硬度较高的情况。
综上所述，洛氏硬度实验是根据材料塑性变形来评估硬度，维氏硬度实验是通过测量反弹速度来评估硬度，而布氏硬度实验是通过测量凹痕面积来评估硬度。
这三种硬度实验方法具有各自的特点和适用范围，在不同场景下可以选择合适的硬度实验方法来评估材料的硬度。