硬度测量实验报告

一、实验目的

1. 了解常用硬度测量原理及方法；

2. 了解布氏和洛氏硬度的测量范围及其测量步骤和方法；

二、实验设备

洛氏硬度计、布洛维硬度计、轴承、试块

三、实验原理

1. 硬度是表示材料性能的指标之一，通常指的是一种材料抵抗另一较硬的具有一定形状和尺寸的物体（金刚石压头或钢球）压入其表面的阻力。由于硬度试验简单易行，又无损于零件，因此在生产和科研中应用十分广泛。常用的硬度试验方法有：洛氏硬度计，主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。布氏硬度计，应用于黑色、有色金属材料检验，也可测一般退火、正火后试件的硬度。

2. 洛氏硬度

洛氏硬度测量法是最常用的硬度试验方法之一。它是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷和主载荷)作用下，压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大，材料越软；压入的浓度越小，材料越硬。下图表示了洛氏硬度的测量原理。

图： 未加载荷，压头未接触试件时的位置。

2-1：压头在预载荷P0(98.1N)作用下压入试件深度为h0时的位置。h0包括预载所相起的弹形变形和塑性变形。

2-2：加主载荷P1后，压头在总载荷P= P0+ P1的作用下压入试件的位置。

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一、《工程材料学》实验

实验一  金属材料的硬度测试

一、实验目的

1．了解不同种类硬度测定的基本原理及应用范围；

2．了解布氏、洛氏硬度实验的操作方法及设备特点；

3．学会使用硬度计。

二、实验原理

金属材料的硬度可以认为是金属材料表面局部区域在接触应力作用下抵抗塑性变形或破裂的能力。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，是表征材料性能的一个综合参量。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。

硬度测量能够定量地给出金属材料软硬程度的相对数量概念。

硬度的实验方法有十多种，基本可分为压入法和刻划法两大类。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、洛氏硬度等，它们只是一些不同的实验方法而已，没有什么必然的内在关系。

压入法硬度实验有以下几方面的优点，导致它在生产和科研中的广泛应用：

1、 硬度实验设备简单，操作迅速方便；

2、 实验对象可以是各类工程材料和各种尺寸的零件，无须加工专门的试样，而且实验时一般不会破坏成品零件；

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实验一洛氏硬度实验报告

1、实验仪器型号名称： HR-150A型 洛氏硬度计                                                  

2、标尺类型：A                                        

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实验一 金属材料硬度测定实验

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、实验器材

HB-3000型布氏硬度计、HR-150A型洛氏硬度计、读数放大、硬度试块若干、试样若干。

三、实验原理

布氏硬度实验的基本原理：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。

洛氏硬度实验的基本原理：洛氏硬度试验是用特殊的压头（金刚石压头或钢球压头）在先后施加的两个载荷（预载荷和总载荷）的作用下压入金属表面来进行的。总载荷P为预载荷P0和主要载荷P1之和，即P=P0+P1。洛氏硬度值是施加总载荷P并卸除主载荷P1引起的残余压入深度e来计算。h0表示在预载荷P0作用下，压头压入被试材料的深度；h1表示施加总载荷P并卸除主载荷P1，但仍保留预载荷P0时，压头压入被试材料的深度。深度差e=h1+h0，该值用来表示被测材料硬度的高低。在实际应用中，测量时可直接由硬度计表盘读出，表盘上有红﹑黑两种刻度，红线刻度的30和黑线刻度的0相重合。

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一   材料的洛氏硬度测定报告

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h₁，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_2。。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与在初试验力作用下压痕深度h₁之差来表示硬度。即e＝h₃－h₁。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：

            K        常数：采用金刚石压锥时K=100

                                        采用钢球作压头时K=130

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洛氏硬度（HR）

（1）        洛氏硬度试验的基本原理

洛氏硬度试验常用的压头有两种：一种是顶角为120的金刚石圆锥，另一种是直径为1”/16（1.588mm）的淬火钢球。据金属材料软硬程度不同，可选用不同的压头和负荷配合使用，最常用的是HRA、HRB、和HRC。这三种压头、负荷及应用范围可参考表5-2。

表5-2  三种压头、负荷及应用范围表

图5-3  洛氏硬度实验原理图

洛氏硬度测定时，需先后两次施加负荷（初负荷和主负荷），施加初负荷的目的是使压头与试样表面接触良好，以保证测量结果准确，图5-3中0-0为末加上主负荷的位置，1-1为加上10kgf初负荷后的位置，此时压入深度为h₁，2-2位置为加上主负荷后的位置，此时使压入深度为h₂，h₂包括由加荷所引起的弹性变形和塑性变形。卸荷后，由于弹性变形恢复，压头提高到3-3位置，此时压头的实际压入深度为h₃。洛氏硬度就是以主负荷所引起的残余压入深度（h=h₃-h₁）来表示的，但这样直接以压入深度的大小表示硬度，将会出现硬的金属硬度小，而软的金属硬度值大的现象，这与布氏强度所表示的硬度大小的概念相矛盾。为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致，故需用一常数（K）减去（h₃-h₁）的差值表示洛氏硬度值。为简便起见又规定每0.002mm的压入深度作为一个硬度单位（即表盘上一小格）。

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实 验 报 告

班级_________姓名_________第_____组 日期：_________

实验内容_____________________________________________ 四、实验所得结果：

一、实验目的与要求：

二、实验用主要材料、仪器及设备：

三、实验过程：

五、实验结果分析： 六、本次实验的心得体会与建议：

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中国矿业大学银川学院

实 验 报 告

硬度实验

系别：                   

班级：                   

学号：                   

姓名：                        

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