102学年第一学期.DOC

104學年第一學期 材料檢測與分析實習 硬度試驗 班級：假日專四材料四甲 姓名：王俊源 學號：E010G104 日期：104年12月27日實驗名稱：微小硬度試驗 實驗目的：認識材料硬度，學習材料微小硬度檢測方法及原理。 相關知識：硬度是衡量材料軟硬程度的一種指標，它表示在材料表面局部體積內抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力，是表徵材料性能的一個綜合的物理量。 硬度試驗一般不破壞零件或構件，大多數構件可用成品試驗而無需專門加工試樣。無論是塑性材料或脆性材料均可進行測試，微小硬度被測物可小至單晶粒。材料硬度與強度等其他力學性能指標有某種程度的關係，在工程上被廣泛應用檢測原材料和熱處理件的差異，鑑定熱處理加工的合理性及做為加工條件的參考 常用的硬度試驗有 布氏硬度試驗：HB 洛氏硬度試驗：HR 維氏硬度試驗：HV 蕭氏硬度試驗：HS 原理：顯微硬度試驗是研究金屬微觀區域性能的一種手段，廣泛用於測定一個極小區域內，如金屬中單個晶粒、夾雜物或某種組成相的硬度以及研究金屬化學成份、組織狀態與性能的關係。 　　　目前應用較廣的是維氏硬度。以兩相對面間夾角為１３６度的金剛石正四菱錐體為壓頭，在選定試驗力作用下壓入試樣表面，經規定保持時間後，卸除試驗力，測定壓痕兩對角線長度d1、d2，取其平均值d，計算出壓痕表面所承受的平均應力值再乘以０．１０２即為維氏硬度值，以HV表示。 　　　試驗力的範圍為９．８０７＊１０－２－１．９６１N，壓痕對角線長度以微米計。 　　　在微小硬度試驗中，試驗力的影響很重要，同一種材料，在較大的試驗力下測量時，其硬度值較低。通常測量微小硬度的結果比測量宏觀硬度更為分散。 實驗器材： 鋼鐵材料、銅材料、鋁材料 實驗步驟： 一、壓痕： 插上電源，主開關“ON”，STANDBY開關“OFF”，此時面板上將會顯示數字，同時光源燈泡亮起。 旋轉荷重選擇鈕，選擇所需要的測試荷重。 將試片安置於移動台上。 將鏡塔轉至10倍物鏡，旋轉升降轉輪小心使試片上升對焦。 將鏡塔轉至50倍物鏡，微調至得到清楚的試片表面影像。 (試片與鏡頭的位置非常接近，當上升試片時，應特別小心避免試片碰撞鏡頭) 迴轉鏡塔至鑽石壓子，按面板上的START鍵，此時LOADING燈亮，待燈熄後下壓完成。 轉回50倍物鏡觀察，出現一個正菱形壓痕。 二、測量： 旋轉調整計測顯微鏡上的目鏡使得到較清晰的計測線。 旋轉計測顯微鏡上左右兩邊的旋轉輪，將螢幕上的兩條計測線內線相靠，按面板上的RESET鍵約兩秒，此時面板上的D1及D2均顯示為0.00。 重新對焦使菱形壓痕對角線更清晰。 水平擺正計測顯微鏡，先旋轉計測顯微鏡左邊的旋轉輪，將左邊計測線調整到內線碰觸菱形壓痕的左邊對角。 再旋轉計測顯微鏡右邊的旋轉輪，將右邊計測線調整到內線碰觸菱形壓痕的右邊對角。 按壓計測顯微鏡上的READ鍵，此時顯示幕上的D1數值已被固定，顯示數值即為菱形壓痕的水平邊對角線長。 將計測顯微鏡90度迴轉，同4-6步驟，量取壓痕另一邊對角線的長度，得到數值將顯示在D2。 此時系統即自動演算出HV硬度值，並顯示在面板上。 降下試片，關閉電源。 實驗名稱：硬度試驗(洛氏硬度) 實驗目的：學習材料的硬度測試方法及了解材料的硬度性質 實驗原理：硬度測試是量測材料抵抗塑性變形的能力，是在控制負荷條件和應用速率條件下將一小壓痕器壓入材料的表面來作測試。量測壓痕的深度和尺寸大小，轉換成硬度數值。較軟的材料有較大且較深之壓痕，且有較低之硬度指數。 洛氏硬度是量測硬度最長用的方法，經由不同壓痕器(壓子)和不同負荷的組合會有數種不同的尺度可資利用，壓痕器包括1/16、1/8、1/4、1/2英吋直徑的鋼球和一圓錐形的鑽石壓痕器，依材料硬度可供選擇。在此系統內，硬度的數值是由施加一10kg的初負荷和一60、100、150kg的主負荷後，由其壓入深度的差異來決定材料的硬度。硬度的表示例如80HRB，代表B尺度(1/16球)的洛式硬度值為80。 實驗儀器：洛氏硬度機 實驗材料：塑膠試片 實驗步驟： 1. 開啟電源。 2. 依試料材質、硬度和形狀選擇〝壓子〞和〝試料台〞安裝。 3. 按面板上的“D/B”，鑽石壓子選“HRD”、1/4鋼球壓子選“HRM”、1/2 鋼球壓子選“HRS”。 4. 試料材料為塑膠時，按面板上的“PLASTIC”鍵，使PLASTIC燈亮。 5. 按面板上的“AUTO”，使AUTO燈亮，啟動自動測試功能。 6. 試料放置試料台上，迴轉升把手，將試料慢慢接近壓子，繼續轉動上升加壓， 基準荷重動作由左至右。 7. 基本荷重SET約1秒後，自動啟動負荷及消除負荷。若未按“AUTO”，則在SET燈亮後，按“STAR”開始測試。 8. 經設定荷重保持時間後，荷重自動解除，硬度值顯示於面板