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金属硬度测试试验——金属布氏、洛氏、维氏硬度

1.实验目的掌握布氏、洛氏、维氏硬度计的试验原理、测定方法及其应用范围。了解布氏、洛氏、维氏硬度计的构造及操作方法。测试不同状态下金属材料的硬度值,掌握材料组织与性能之间的关系。

2.实验设备、仪器及材料设备仪器布、洛氏两用硬度计（见图1）维氏硬度计（见图2）读数测量显微镜（2）45钢（退火）（4）高速钢刀具（6）硬质合金刀片2.2材料（1）铸铁（3）45钢（淬火+回火）（5）20渗碳淬火钢零件（7）黄铜（退火）

图1 布、洛氏两用硬度计

图2 显微维氏硬度计

3.金属硬度试验方法3.1布氏硬度试验1）试验原理?用一定直径D（mm）的钢球或硬质合金球为压头，施以一定的试验力F（N），将其压入试样表面（图3），经规定保持时间t（s）后卸除试验力，而在试样表面获得一直径d的残留压痕，以单位压痕球形表面积上的平均试验力来表示布氏硬度值。?其计算公式为:0.204FHBD2?d2)图3布氏硬度试验原理图?0.102F?A?D(D?

2）布氏硬度值的表示?硬度值+HBS（HBW）+D/试验负荷(Kg)/保荷时间(s)其中HBS为用钢球压头的布氏硬度HBW为用硬质合金球压头的布氏硬度? 例如:240HBS5/750/30表示布氏硬度值为240，试验所用的是钢球压头，直径为5mm，试验负荷为750Kg（7355N），试验保荷时间为30s。

3）布氏硬度试验条件布氏硬度试验主要用于室温下黑色、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试。适用范围为8~650HB。试样表面应制成光滑的平面,表面粗糙度不大于0.8。试验面的制备方式应与材料和试验条件相适应。试样厚度应不小于压痕深度的10倍。如有关技术条件另有规定时,则其厚度可为不小于压痕深度的8倍。压头直径、负荷大小与保荷时间的确定应根据试样预期硬度和厚度按表1选择。

表1布氏硬度试验规范材料布氏硬度值范围（HB）试验厚度（mm）负荷F（N）与压头直径D的关系压头直径（mm）负荷F（N）黑色金属140-6506-34-2214066-33有色金属1306-34-2236-1309-36-338-3566-3310.0294205.073552.5183910.098075.024522.561310.0294205.073552.5183910.098075.024522.561310.024525.06132.51530.102F?30D22?30D0.102F2?10D0.102F?100.102FD22?2.5D0.102F

4）布氏硬度试验操作步骤及方法ⅰ硬度试样。ⅱ安装试样。将试样增稳地放置在载样台上,要求在试验过程中不发生滑动,选好测试位置,使测试面与压头轴线垂直且测量位置与试样边缘2mm左右。↓ⅲ施加预负荷10Kg。转动手轮缓慢均匀升起载样台（尤其在试样接触压头时以免产生冲撞）,使显示屏（见图4）上指示线位于滚动标尺100刻度线±5格范围内,调节微调使指示线与100刻度线重合。↓ⅳ施加主负荷。在确定载荷调节正确下,通过向前缓慢均匀搬动加载手柄加荷。↓两面一定要平行

保荷。在主负荷完全施加上时计时10-15秒保荷。↓卸荷。保荷时间结束立即反向缓慢均匀地搬动加载手柄卸除主负荷（洛氏硬度可直接读出HRC硬度数值）,然后平稳地降下载样台卸除预负荷,并使试样离开压头一定距离以方便取出。↓测量试样上压痕直径。取下的试样在读数测量显微镜下测试压痕直径。↓计算硬度值。可公式计算或查表得到该测试点的布氏硬度值。

图4 布、洛两用硬度计显示屏

5）试验方法及结果处理试验时，压痕中心距试样边缘的距离应大于或等于2.5d，试样两相邻压痕中心的距离应大于或等于4d。试验硬度小于350HB的金属时，上述距离应分别为3d和6d。试验后压痕直径的大小应在下列范围内:0.2D＜d＜0.6D。如不符合上述条件时，试验结果无效，应选用相应的负荷重新试验。用直径为10、5mm的钢球进行试验时，其压痕直径的计量应精确到0.02mm，如用直径2.5mm的钢球则为0.01mm。压痕直径应从两相互垂直方向计量，并取其算术平均值。压痕两直径之差应不超过较小直径的2％。

3.2洛氏硬度试验1）试验原理?在先后两次施加负荷（预负荷F0和主负荷F1）的作用下，将标准型的压头（金刚石圆锥压头或钢球压头）压入试样的表面，即在加完总负荷F（F?F?F）保持一定的时间0 1，并卸除主负荷，保留预负荷的情况下，用计量主负荷作用下所产生的残余压入深度e来表示金属材料抵抗塑性变形的能力（见图5）。e值越大金属的硬度越低，反之则硬度越高。洛氏硬度