工程材料及成型工艺实验指导书
工程材料液态成型实验指导书

开放实验指导书大纲实验名称: 工程材料液态成型引言什么是液态成型金属的液态成型常称为铸造,铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
图-1 铸造示意图一、实验目的1.了解铸造的概念及基本原理;2.了解并掌握铸造的基本工艺及其主要的工艺参数;3.了解并掌握铸造过程中金属从液态到固态转变过程中影响金属性能和铸件质量的一些基本因素;4.了解金属收缩的基本规律,以及常见铸造缺陷缩的形成机理,及其影响因素。
二、实验原理1.铸造的定义铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中,经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。
铸造毛胚因近乎成形,而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间.铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一.铸造工艺可分为三个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。
铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料,它是以一种金属元素为主要成分,并加入其他金属或非金属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金,主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。
2.铸造的分类铸造种类很多,按造型方法习惯上分为:①普通砂型铸造,包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。
②特种铸造,按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等)和以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)两类。
2.1 普通砂型铸造以型砂和芯砂为造型材料制成铸型,液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得,铸型制造简便,对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应,长期以来,一直是铸造生产中的基本工艺。
工程材料及其成形基础实验指导书

工程材料及其成形基础实验指导书实验一 硬度试验一、实验目的1、了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2、熟悉布氏、洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
二、概 述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地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大,材料产生塑性变形就越困难。
另外,硬度与其它机械性能(如强度指标b σ及塑性指标ϕ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及寿命具有决定性意义。
硬度的试验方法很多,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点是:(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关系; HB b K σ=⋅式中:b σ——材料的抗拉强度值;HB ——布氏硬度值;K ——系数。
退火状态的碳钢36.0~34.0=K合金调质钢 35.0~33.0=K 有色金属合金 53.0~33.0=K(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,通常硬度值高,这些性能也就好。
在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求,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积内产生很小压痕,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。
三、布氏硬度(HB)(一)布氏硬度试验的基本原理布氏硬度试验是施加一定大小的载荷P ,将直径为D 的钢球压入被测金属表面(如图1-1所示)保持一定时间,然后卸除载荷,根据钢球在金属表面上所压出的凹痕面积F 凹求出平均应力值,以此作为硬度值的计量指标,并用符号HB 表示。
材料成形工艺实验指导书

《材料成形工艺》实验指导书王洪涛主编机械与材料工程学院材料成型及控制教研室2013年10月实验一焊接接头的金相组织观察分析一、实验目的1. 初步学会焊接接头金相分析的方法2. 观察低碳钢熔化焊焊接接头的金相组织特征。
3. 分析焊接接头组织变化对机械性能的影响4. 初步分析影响焊接接头金相组织的因素和改进措施二、实验仪器、设备和材料1.实验设备:金相磨样机、金相切割机、金相抛光机、金相显微镜、显微硬度仪等;2.实验材料:手工电弧焊试样、金相砂纸、抛光布、抛光剂、浸蚀液等;三、实验原理:熔化焊是将焊件接头处金属加热到熔化状态,靠熔化金属冷却结晶形成一体而完成焊接的方法。
由于是局部加热,接头上各点温度分布不均匀,焊缝金属加热到熔点以上,紧邻焊缝的母材加热到接近熔化的高温,有部分熔化,再向外受热温度逐渐降低,愈远离焊缝,温度愈低。
一般将焊缝两侧受焊接热影响而发生组织与性能变化的区域,称为热影响区,焊缝和热影响区之间极小过渡区,称为熔合区。
因此,焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分构成,如图1-1所示。
焊接质量主要取决于接头的质量,特别是热影响区的大小。
所以,了解焊接接头的金相组织变化情况及其对金属机械性能的影响,对尽量减少热影响区,制订合理工艺方案,提高接头质量及其重要。
图1-1 焊接接头示意图图1-2 焊接接头金相组织四、实验步骤1、熔焊接头宏观试样的制备:a、取样:垂直于焊缝截取、砂轮切割机、线切割机等。
b、磨制:粗磨—在砂轮机上进行、修整平面、不需的边角等。
细磨—金相砂纸、手工磨等。
c、抛光:手工抛。
在抛光机上进行。
d、浸蚀:A3钢熔焊接头、4%硝酸酒精溶液。
2、试样显微组织观察:a、母材区组织b、热影响区组织c、焊缝区组织五、实验结果及思考1、绘制熔焊接头的宏观形貌示意图(横截面)。
2、绘制熔焊接头各区的金相组织图3、分析各区组织变化情况和原因实验二材料表面超音速火焰喷涂涂层制备一、实验目的1. 理解材料表面超音速火焰喷涂涂层基本制备方法及原理;2. 掌握超音速火焰喷涂的工艺过程及参数设置;3. 掌握涂层制备设备的操作规程及方法步骤。
(建筑工程施工管理)工程材料及材料成型实验指导书

(建筑工程管理)工程材料及材料成型实验指导书工程材料及材料成型实验指导书青岛大学机械基础实验教学中心实验壹铁碳合金平衡组织观察壹、实验目的1、进壹步掌握不同成分铁碳合金于平衡状态下的显微组织。
2、进壹步掌握Fe-Fe3C相图于铁碳合金组织分析中的作用3、掌握铁碳合金成分和组织变化的关系和规律,能够根据显微组织的特征估算亚共析钢中碳的质量分数。
4、熟悉金相显微镜的结构和使用。
二、实验原理铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金于极其缓慢的冷却条件下所得到的组织,即Fe-Fe3C相图所对应的组织。
实际生产中,要想得到壹种完全的平衡组织是不可能的,退火条件下得到的组织比较接近于平衡组织。
因此我们能够借助退火组织来观察和分析铁碳合金的平衡组织。
根据Fe-Fe3C相图,我们把铁碳合金相图分为工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁1、工业纯铁工业纯铁是ωc<0.0218%的铁碳合金,于室温下的组织为铁素体组织,铁素体呈多角形块状,晶界为黑色条状,有时能够见出于晶界处少量分布的三次渗碳体。
2、亚共析钢亚共析碳钢的质量分数为0.0218%<ωc<0.77%,室温下的组织由铁素体和珠光体组成。
经经硝酸酒精溶液浸蚀后于显微镜下观察,铁素体呈白色多边形块状,珠光体于放大倍数较低时呈暗黑色。
随着碳的质量分数的增加,铁素体量逐渐减少,珠光体量逐渐增加,铁素体的形态逐渐由块状变为碎块状或网状。
3、共析钢共析钢是ωc=0.77%的铁碳合金,室温组织为单壹的珠光体。
显微镜下每个珠光体晶粒中渗碳体和铁素体片层的方向、大小、宽窄均不壹样,这是因为每个珠光体晶粒的位向不同,其截割截面不壹致导致的结果。
4、过共析钢过共析钢质量分数0.77%<ωc<2.11%,室温组织由珠光体和二次渗碳体组成。
经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色,二次渗碳体呈白色网状分布于珠光体周围。
用碱性苦味酸纳溶液浸蚀后珠光体呈灰白色,二次渗碳体呈黑色网状。
工程材料及材料成型实验指导书

工程材料及材料成型实验指导书工程材料及材料成型实验指导书一、实验背景在工程领域中,材料是最为重要的基础之一。
材料的性质和成型方式决定了制造出来的产品的性能和质量。
为了深入理解工程材料的性质和成型方式,我们需要了解它们的实验,从而更好地掌握相关知识。
二、实验目的1、了解工程材料的基本性质和特点;2、通过材料成型实验学习材料加工技术,深入了解材料成型的原理;3、掌握常见的材料分析和测试方法;4、提高操作实验技能,加强实验数据处理及实验报告的撰写能力。
三、实验设备1、恒温水浴,用于热胀冷缩实验;2、磨床和车床,用于机械加工实验;3、万能试验机,用于力学性能测试实验;4、光学显微镜,用于金相组织分析实验;5、红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器,用于材料性质分析实验。
四、实验内容1、材料性质实验:包括密度、硬度、熔点、导电性、导热性等基本性质的测试。
2、热胀冷缩实验:观察不同材料在温度变化下的变化情况,了解其线膨胀系数的关系。
3、拉伸实验:在万能试验机上对材料进行拉伸试验,得到其力学性能参数,如强度、伸长率、断面收缩率等。
4、压缩实验:在万能试验机上对材料进行压缩试验,得到其力学性能参数,如压缩强度、比压缩强度等。
5、机械加工实验:使用车床和磨床对金属材料进行机械加工加工并观察加工后材料的组织结构变化。
6、金相组织分析实验:使用光学显微镜对不同材料进行金相分析,了解不同材料的组织构成。
7、材料成型实验:通过模具加工和热处理等方式对材料进行成型实验,了解不同材料成型过程的影响因素。
8、材料性质分析实验:使用红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器对材料进行成分分析和性质分析。
五、实验安全注意事项1、操作前应认真阅读相关实验指导书,了解实验流程、仪器使用方法和注意事项;2、实验室内应做好防护措施,穿戴好规定的实验服装;3、实验过程中要注意仪器设备的安全使用,避免造成损伤;4、化学试剂和有毒物质应按要求妥善储存和处理,严格遵守实验室规章制度。
材料成型原理实验指导书

兰州理工大学材料科学与工程学院《材料成型原理》实验指导书(铸造、焊接、金压)2006.3.15实验一铸造合金流动性的测定一、概述液态合金充填铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态合金的充型能力。
它受合金性质、铸型性质、浇注条件和铸件结构四方面因素的影响。
流动性是指液态合金本身充填铸型的能力。
流动性好的合金,出于其充型能力强,因而容易充满型腔,有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸件。
流动性差的合金,充型能力就差,容易使铸件产生浇不足、冷隔等铸造缺陷。
因此,流动性是铸造合金重要的铸造性能之一。
二、测试方法流动性测试是将液态合金浇入专门设计的流动性试样沟道(型腔)中,以其停止流动时获得的长度作为流动性指标:也可以用试样尖端或织薄部分被充填的程度作为流动性指标。
后者旨在研究液态合金充填型腔细薄部分及棱兔的能力。
由于流动性的测定是在特定的铸型条件、浇注条件和试样沟道中进行的,所以,测定时必须稳定上述条件,才一能保证测试结果有较好的再现性和精确度。
铸造合金种类繁多(铸铁、铸钢、有色合金、高温合金等等),各种合金的物理及热物理性质千差万别;所研究问题的侧重点又不尽相同。
因此,流动性试样的类型很多,其中,绝大多数采用重力浇注方法,个别采用真空吸铸;沟道大多做成直棒形或弯曲成一定形状(如螺旋线形)。
试样铸型大多为砂型和金属型,偶尔采用石墨型。
下面介绍几种常用或结构特殊的流动性试样。
1、螺旋线形螺旋线形应用最为广泛,目前已被建议为标准方法。
螺旋线形流动性试样见图:5-4。
螺旋线形试样以采用阿基米德螺旋线和渐开线为多见。
按内浇口位置又可分为内流式与外流式,内流式结构简单,造型万使,坦由子流道袖辜运新增人,局韶祖力损失随流程的增大而增大,再加上沿捏沮力损失,将使液态合金的流动条件的变化较大。
外流式的结构较复杂,但局部蛆力损失渐趋减少。
沿程阻力损失逐渐增大,结果,流动“件“变化较小,测定结果的精确度较高。
由于铸型和浇注条件在每次测试由很难保持一致,特别是浇注时压头(浇注速度、流量等)的波动对测试结果的影响很大。
材料成型及控制工程实验指导书

四、实验原理
1. 金相显微镜的使用
金相分析是研究材料内部组织和缺陷的主要方法之一,它在材料研究中占有重要的地位。利用金相显微镜将试样放大100~1500倍来研究材料内部组织的方法称为金相显微分析法,是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。原材料的检验、铸造、压力加工、热处理等一系列生产过程的质量检测与控制需要使用金相显微镜,新材料、新技术的开发以及跟踪世界高科技前沿的研究工作也需要使用金相显微镜。因此,金相显微镜是材料领域生产与研究中研究金相组织的重要工具。下面就金相显微镜的原理、构造及使用作一般介绍。
实验十二 非稳态传热试验 58
实验十三 凝固过程及变质处理对合金组织的影响 62
实验十四 细丝CO2气体保护焊熔滴过渡工艺 66
实验十五 脉冲氩弧焊 72
实验十六 杯冲实验 78
4.选修课实验
实验十七 测试系统的调整与等强度梁标定 82
实验十八 组桥、轧制力传感器的压力标定 86
实验十九 动态特性实验 91
F1—物镜焦距。
而A′B′再经目镜放大后的放大倍数则可由以下公式计算:
M目=D/F2
式中:D—人眼明视距离(250 mm);
F2—目镜焦距。
显微镜的总放大倍数应为物镜与目镜放大倍数的乘积,即:
M总=M物×M目=250L/F1*F2
在使用中如选用另一台显微镜的物镜时,其机械镜筒长度必须相同,这时倍数才有效。否则,显微镜的放大倍数应予以修正,应为:
实验轧机操作安全守则
1. 开始实验前须检查轧机
(1)辊颈及各轴承处是否润滑;
(2)压下机构动作是否正常;
工程材料实验报告及指导书

组织:F组织:F(白块)+P(黑块)
1)铁素体(F)是碳溶于α-Fe中的固溶体,有较高的塑性,但硬度低,经3-5%硝酸酒精溶液浸蚀后,在显微镜下呈白色大粒状或块状(见图2)。钢中随含碳量的增加,铁素体量减少。铁素体较多时呈块状分布见图3、图4。当含碳量接近共析成分时,往往呈断续网状,分布在珠光体周围(见图5)。
五、实验方法与步骤
1)熟悉并了解碳钢的几种基本热处理(退火、正火、淬火及回火)原理。
2)保温时间
为了使工件各部分的温度均匀,完成组织转变,并使碳化物完全溶解和奥氏体成分均匀一致,必须在淬火加热温度下保温一定时间,通常将工件升温和保温所需时间计算在一起,统称为加热时间。
热处理加热时间必须考虑许多因素,例如钢的化学成分、工件尺寸、形状、装炉量、加热炉类型、炉温和加热介质等。可根据热处理手册中介绍的经验公式估算,也可以由实验来确定。
亚共晶白口铸铁的组织包括:莱氏体、呈黑粗树枝状分布的珠光体和周围白亮圈的二次渗碳体(图9)。二次渗碳体与莱氏体中的渗碳体相连,无法区别。
过共晶白口铸铁的组织由莱氏体和长白条一次渗碳体组成,(图11)。
四、实验设备与材料
金相显微镜、标准试样、金相砂纸等。
五、实验方法与步骤
1)清洁试样表面;
2)观察各种不同成分的合金试样;
3)珠光体(P)是铁素体和渗碳体的共析混合物。
片状珠光体一般是经退火得到的。它是铁素体和渗碳体交替分布的层片状组织(见图6、图7)。经硝酸酒精溶液浸蚀后,在不同放大倍数显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。
在高倍(600倍以上)下观察时,珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈亮白色,而边界呈黑色(见图8)。
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《工程材料及成型工艺》实验指导书二零一零年九月实验须知1. 实验前应仔细阅读实验指导书和有关教材,认真做好预习。
教师发现无充分准备者,可停止其进行实验。
2. 学生应准时进入实验室,在教师讲解实验内容之前不得擅自操作实验仪器等。
各项实验内容应有始有终独立完成。
3. 实验过程保持严肃、安静、整洁、遵守操作规程、注意安全、例行节约。
若发现故障,应立即报告教师酌情处理,不要擅自拆修。
4. 实验用的一切物品(如试样、图片、试剂和工具等)不准带出实验室。
5. 实验完毕将仪器物品收拾整齐,恢复原状并作好室内外卫生工作。
6. 每次实验后须完成书面实验报告,于下次实验前交给老师,实验报告成绩作为课程考核总评成绩的一部分。
7. 实验报告统一用报告纸撰写,字迹清楚。
8. 进入实验室应遵守实验室的一切规章制度。
实验一 硬度计的结构原理及使用方法一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计及维氏硬度计的基本原理及其结构;2、熟悉并掌握洛氏硬度计的使用方法; 二、实验原理概述金属材料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地反映压痕附近局部体积内金属的弹性,微量塑变抗力,形变强化能力以及大量形变抗力。
由于硬度试验简单易行,又无损于零件,而且可以近似的推算出材料的其它机械性能,因此在生产和科研中应用广泛。
硬度试验方法很多,机械工业普遍采用压入法来测定硬度,压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
(一)、布氏硬度1、基本原理及结构根据 GB231-84规定,布氏硬度试验法是用直径为D 的淬火钢球(或硬质合金球),以相应的试验力F 压入被测材料的表面,保持规定的时间后,卸掉试验力,用读数显微镜测出材料表面的压痕直径d 。
计算压痕单位面积上所受的力,即为被测金属的布氏硬度值HBS (或HBW )。
HB=)(222d DD D P --π,式中P 为通过钢球施加在试样表面上的负荷(公斤),D 为钢球的直径(mm ),d 为压痕的直径(mm )。
但实验时,是根据d 值查表求硬度值。
布氏硬度计的基本结构如图所示,由机体与工作台、杠杆机构、压轴部分、减速器部分及转向开关系统等组成。
2、布氏硬度计的安装(1)布氏硬度计应安装于干燥、清洁、无震动及无腐蚀性气体的室内。
安装硬度计的基础应坚固平坦,其高度约为550mm 左右并留有保证人工加卸载砝码的场所。
安装妥善的硬度计其纵横方向上的水平度为0.2/1000(在工作台21上测量)。
(2)自电压380伏的三相交流电源,通过闸刀开关将电线接于后盖处外露的3根引出线上,将地线接于螺钉上。
(3)扭紧螺钉5打开电源开关,启动按钮开动后,检查减速器上曲柄的回转方向,如果圆盘是按顺时针方向回转(观察机身右侧之固定螺钉),则表示接线正确;如果回转方向相反,应立即停机,改变相序,否则固定挡板将被折断,造成事故。
3、布氏硬度计的使用在进行布氏硬度试验时,应首先根据试样厚度确定压头直径D,再根据材料和布氏硬度值范围选择F/ D2的值,进而确定载荷F0。
然后将试样放在工作台21上,按顺时针方向转动手轮24,使工作台上升至试样与压头20接触,并在手轮打滑后开动电动机27,经减速器7减速后,驱动连杆11与摇杆19向下运动,此时大杆12、砝码10、小杆15及压轴17也向摇杆上升,卸掉载荷。
反时针方向转动手轮,使工作台下降并取下试样。
最后用读数显微镜测出压痕直径d。
根据d查表求得布氏硬度值。
4、操作注意事项(1)若压痕直径不在(0.4~0.6)D的范围内,应重选F/ D2的值重做试验;(2)由于压痕周围存在变形硬化现象(可达2~3倍的压痕直径),所以要求相邻两个硬度点的距离≥4d,软材料≥6d,试件厚度不小于压痕深度的10倍,压痕离试件边缘的距离应不小于压痕直径;(3)试验时必须检查负荷保持时间与所选择的负荷时间是否相符;(4)多试样试验时,硬度不同时,每块试样都必须重新调整负荷时间(即拧开压紧螺钉确定负荷保持时间),否则会影响示值。
5、布氏硬度的特点布氏硬度试验的优点是其硬度代表性全面,因压痕面积较大,能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均性能,而不受个别组成相及微小不均匀度的影响。
因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料;试验数据稳定,数据重复性强,此外,布氏硬度值和抗拉强度σb间存在一定换算关系。
(二)洛氏硬度1、原理及结构概述洛氏硬度试验是将顶角为120°金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球压头,在一定载荷F作用下压入被测金属表面,保持一定时间后卸掉载荷。
根据压痕的深度h确定被测金属的硬度值。
根据所加的载荷和压头不同,洛氏硬度值常用的有三种标度:HRA、HRB、HRC见表1-2。
洛氏硬度试验是在洛氏硬度计上进行,如图 1—4所示。
实验时试样15放在工作台16上,按顺时针方向转动手轮18,使工作台上升至试样与压头14接触。
继续转动手轮,通过压头和压轴顶起杠杆10,并带动指示器表盘12的指针转动,待小指针指到黑点时,试样即已加上98N的强载荷,随后转动指示器表盘使大指针对准“O”(测HRB时对准“30”),按下按钮1释放转盘4。
在砝码5、6的作用下,顶杆11在缓冲器3的控制下匀缓下降。
主载荷通过杠杆、压轴和压头作用于试样上。
停留规定时间后,扳动手柄2,使转盘顺时针方向转动至原来被锁住的位置。
由于转盘上齿轮使扇齿轮、齿条同时运动而将顶杆顶起卸掉主载荷。
这时指针所指的读数(HRC、HRA读C标尺,HRB读B标尺)即为所求的洛氏硬度值。
2、洛氏硬度计的安装与调试(1)硬度计应安装在室温10~35℃、无震动、无强磁场、无腐蚀性气体的环境中,并安放在坚固平稳的台座上,台座上预先做出Φ55的通孔,以便升降丝杆通过。
(2)将砝码的杆连着砝码座拧入吊套内,并将砝码B、C依次放上。
(3)将工作台插入丝杠上端孔中,并根据工作台台面用水平仪将硬度计调整至0.2/1000。
(4)缓冲器的调整:在试验前,应检查缓冲器是否已调整好,为此可装上钢球压头,并选择100公斤(980.7N)负荷,将砝码B放在吊架上。
将硬度块放在大平工作台上,并升起工作台,施加初试验力至指示器小指针指示红点处,大指针指于标记B处。
将操作手柄推向后方,观察指示器指针开始逆时针方向转动至停止所用的时间,并用秒表进行记录。
如果施加试验力时间不在4~6秒范围内,可把缓冲器上的油针旋出或旋放少许,再重复上述操作,观察施加试验力的速度,若施加试验力的速度调整好了,应将油针锁紧。
(5)示值的校核:硬度及安装调试完之后,应用出厂时所带的硬度块进行校核,可在硬度块表面上不同位置进行五点校核,如后三次读数平均值与硬度块标准值之差不超过规定误差,则说明硬度计已安装调校好,可以进行试验了。
3、洛氏硬度计的使用(1)清理试样表面,并根据试样的材料、形状、选择压头、载荷和工作台。
(2)按表1-2选择压头及载荷。
表1-2 洛氏硬度的试验规范头缓慢接触直至表盘小指针从小黑点移动到小红点,大指针指向上方左右5度时为止。
调整读数表盘。
如作HRC 、HRA 硬度试验时,使大指针与表盘上黑字C 处对准。
试验HRB 时,使大指针与表盘上红字B 处对准。
(4)加主载。
平稳地板动加载手柄,手柄自动升高至停止位置(时间为4~6秒),并停留10秒后卸去主载,扳回手柄至原来位置。
由表盘上直接读出硬度值。
HRC 、HRA 读黑刻度数字。
HRB 读红刻度数字,然后逆时针转动手轮,卸下试样。
(5)用同样的方法在试样的不同位置测三个数据,取其算术平均值为试样的硬度值,各压痕中心距和压痕中心至试样边缘的距离不得小于3mm 。
4、操作注意事项(1)试件上各压痕中心的距离及压痕中心至试件边缘距离均不得小于3mm 。
(2)施加初试验力时,时间只允许向上移动,直至初试验力加好为止,不得中途退会,又继续向上移动。
(3)使用本计硬度块时严禁两面使用,因为有压痕的一面有金属的残余变形,将会影响硬度计的校准。
(4)硬度计使用完毕,应罩上机衣,以防灰尘进入机内。
(5)对形状复杂的试件要采用相应形状的垫块,固定后方可测试。
对圆试件一般要放在V 形槽中测试。
(6)加载前要检查加载手柄是否放在卸载位,加载时动作要轻稳,不要用力太猛。
加载完毕加载手柄应放在卸载位置,以免仪器长期处于负荷状态,发生塑性变形,影响测量精确度。
(三) 维氏硬度测试法为了避免钢球压头的永久变形,布氏硬度法只能用来测定硬度值小于HB450的材料,洛氏硬度法为了测定由软到硬的不同材料的硬度,采用了不同的压头和总载荷,有很多种标度,彼此间没有什么联系,也不能换算。
为了实际应用中方便,取同一材料用不同标度测定,列出表格,只能供大致估算。
为了从软到硬的不同材料有一个连续一致的硬度标度,制定了维氏硬度试验法。
1、维氏硬度的测量原理维氏硬度的测量原理基本上和布氏硬度相同,所不同的是用金刚石正四棱锥压头。
正四棱锥两对面的夹角为136°,底面为正方形。
维氏硬度所用的载荷有5kg 、10kg 、20kg 、30kg 、50kg 、100kg 、120kg 等,负载的选择主要取决于试件的厚度。
在载荷P 的作用下压头在试样表面压出一个底面为正方形的正四棱锥压痕。
用显微镜测定方坑对角线长度d ,维氏硬度值HV 等于所用载荷与压痕面积的比值。
压痕面积F 为:2/2sin 68F d =︒则 222/2sin 68/ 1.8544//HV P F P d P d kg mm ==⨯︒= 式中:P ——载荷; d ——压痕直径; F ——压痕面积。
从式可知,当载荷P 已知时,只要测得压痕 对角线长度d ,就可以求出维氏硬度值。
通常是在测量d值后从《压印对角线与维氏硬度对照表》中查出相应的硬度值。
φ角选择136°是为了使维氏硬度得到一个成比例的并在较低硬度时与布氏硬度基本一致的硬度值。
在布氏测试法台规定0.25<d/D<0.5,最理想的d/D 值是0.375,sin0.3752ϕ=,φ=44°,与此相对应的金刚石正四棱锥的两以面间夹角就是180°--44°=136°。
所以布氏硬度在HB300, 它们间的差别增大,这是由于布氏测试法所 图1-3 维氏金刚石棱锥压头用的钢球压头开始变形使压痕直径偏大所造成的。
2、维氏硬度的测试(1)对试样的要求要求试样经过抛光,试样硬度至少是压痕深度的10倍或者不小于压痕对角线的1.5倍,在满足这个条件的情况下尽可能选用较大载荷,可减少测量误差。
(2)压痕对角线的测量维氏硬度压痕对角线的长度是用附在硬度计上的显微测微器进行测量的。