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材料的硬度测试实验

一、实验目的

1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。

2.了解布氏、洛氏、维氏硬度试验机的主要结构及操作方法。

3.通过数据处理和硬度标尺之间的换算，比较各材料之间的硬度大小，同时了解材料的

种类、热处理状态对其硬度的影响。

二、实验概述

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应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变形抗力。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（如强度指标及塑

性指标）之间有一定的内在联系，所以从某种意思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。

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的产品硬度检验。

维氏硬度试验：主要用于薄板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测定。

1.布氏硬度

布氏硬度试验是将一直径为的淬火钢球或硬质合金球，在规定的试验力F作用下压

入被测金属表面，保持一定时间t后卸除试验力，并测量出试样表面的压痕直径d，根据所

选择的试验力F、球体直径D及所测得的压痕直径d的数值，求出被测金属的布氏硬度值

HBS或HBW，布氏硬度的测试原理如图1-1所示。

图1-1布氏硬度的测试原理图

在试验测量时，可由测出的压痕直径d直接查压痕直径与布氏硬度对照表而得到所测的

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、施加的试验力F和试验力的保持时间t

都应根据被测金属的种类、硬度范围和试样的厚度范围进行选择。布氏硬度试验规范如表

1-1所示。

表布氏硬度试验规范

金属布氏硬度值范围试样厚度载荷F与钢球直钢球直径载荷载荷保持时

类型(HBS)/mm径D的关系D/mmF/kgf间t/s

6～3103000

140～4504～2F=30D2575010

黑色＜22.5187.5

金属﹥6101000

＜1406～3F=10D2525010