金属热处理实训指导书

金属热处理实训指导书金属热处理实训指导书 一 实验名称 一 实验名称 结晶过程的研究 二 实训内容 二 实训内容 一 Pb NO3 2溶液的结晶 二 印证金属结晶 三 实训目的 三 实训目的 一 了解 Pb NO3 2溶液的结晶过程 二 印证金属结晶的一般情况 四 实验器材 实验器材 生物显微镜 酒精灯 或家用电炉 烧杯 饱和 Pb NO3 2溶液 玻璃片 石 棉网 玻璃棒等 五 实验方法与步骤 五 实验方法与步骤 1 将几乎饱和的 Pb NO3 2溶液滴在波片上 液滴不宜太小太厚 将玻璃 片放在生物显微镜的样品台上 使物镜对准液体边缘 然后旋动粗调螺丝 调 节焦距 而后在转动微调螺丝 使成像清晰 并移动样品 由边缘逐步向利观 察结晶 2 由于溶液的边缘蒸发较快 故边缘处溶液首先达到饱和 结晶及由此处 开始 有由于该处过饱和度甚大 产生大量核心 因而得到等轴结晶里 相当 于钢锭的第一带 3 由于第一带向内由于过饱和度较小 产生核心数小 但其长大速度甚大 因而生长柱状晶带 且其方向垂直于液滴边缘 相当于钢锭第二带 4 最后溶液中心蒸发 产生方向混乱的 粗大的树枝状晶体 因这时已无 足够的 Pb NO3 2 充填 故不能得到完整的晶粒 六 实验注意事项 六 实验注意事项 1 在调整显微镜过程中 不可使用物镜触及 Pb NO3 2溶液或其晶体 因此 在观察溶液结晶时 应先以粗调螺丝将物镜移到接近式样表面的位置 但切勿 于试样接触 然后以粗调节螺丝缓慢的将物镜上移 到呈现出像时 再用细调 节螺丝调节到清晰可见时为止 2 为了使结晶速度大些 可以将滴有溶液之玻璃片置于电炉上 或酒精灯 上 加热片刻 约一分钟左右 烘烤时间不可太久 不得将溶液烘干 或者将 玻璃片加热后在滴 Pb NO3 2溶液 3 不得随意乱动实验室内仪器 开关等 4 未经允许 不得将实验室内物品或实验完毕后的试料携出室外 5 实验室内不得喧哗 打闹 不准吸烟 应注意保持室内卫生 6 注意节约水 电 药 材料等 7 爱护仪器设备 应预先了解一起使用方法 然后按操作规程使用之 禁止拆卸仪器 实训指导书实训指导书 一 实验名称 一 实验名称 金相显微镜的使用及金相试样的制备 二 实训内容 二 实训内容 一 显微镜的使用 二 合金组织相图 三 实训目的 三 实训目的 一 了解普通金相显微镜的构造与使用方法 二 了解金相试样的制备方法 三 学习使用金相显微镜观察金相组织 四 实验器材 四 实验器材 金相显微镜 砂轮机 抛光机 吹风机 玻璃板 培养皿 镊子 金相试样 砂纸一套 抛光液 Al2O3 腐蚀剂 4 硝酸酒精溶液 药棉 五 实验方法与步骤 五 实验方法与步骤 1 1 金相显微镜 金相显微镜 在现代金相显微分析中 使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜 两大类 光学显微镜的放大倍数在 100 2000 这个范围 如果要求更高的放大 倍数 只能借助于电子显微镜了 这里仅对常用的光学显微镜作一般介绍 1 显微镜的成像原理 大家都知道 放大镜就是种用一块会聚透镜 凸透镜 把物体放大的一种 简单的光学仪器 其成像原理如图 I B A A B 图 放大镜光学原理 当物体 AB 置于透镜焦距 f 以外时 得到倒立的放大实像 A B 图 I a 它的位置在 2 倍焦距之外 如果物体 AB 在透镜焦距之内 就可得到一个放大了 的正虚像 A B 图 I b A B AB 就是放大镜的放大倍数 由于放大镜到物体之间的距离 a 近似等 于透镜的焦距 a f 而放大镜到像间的距离 b 近似相当于人眼的明视距离 250mm 故放大镜 的放大倍数为 N b a 250 f 1 由 1 式可知 透镜的焦 f 越短 则放大镜放大倍数越大 一般采用的放大镜焦距在 10 100 毫米之间 即放大倍数在 2 5 25 倍之间 如进一步提高放大倍数 将会 由于透镜的焦距缩短和表面曲率过分增大而使映象模糊不清 为了得到更高的 放大倍数 就要采用显微镜 它的放大倍数可达到 1500 2000 倍 显微镜是由两组透镜所组成 靠近被观察物体的透镜叫物镜 而靠近人眼 的透镜叫目镜 借助物镜和目镜的两次放大 就能将的体放大到很高的倍数 2000 倍 图 II 所示是在显微镜中得到放大物像的光学原理图 被观察的物体 AB 放在物镜之前距其焦距略远处 由物体反射的光线穿过物 镜 经折射后得到一个放大了的倒立实像 A B 再经目镜将实像 AB 放大成倒 立虚像 A B 这就是人们在显微镜下研究实物时所观察到的经过二次放大后 的物像 在显微镜设计时 让目镜的焦点位置与物镜放大所成的实像位置接近 并 使最终的倒立虚像在距眼睛 250 毫米 约是人眼的正常明视距离 处成像 这 样就可以看得最为清晰 显微镜质量的好坏 主要取决于 放大倍数 透镜的质量 显微镜 的鉴别能力 2 显微镜的放大倍数 图 II 物镜的放大倍数 N 物 L F1 目镜的放大倍数 N 目 D F2 显微镜的总放大倍数应为物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积 即 21 FF DL NNN 目物总 其中 L 显微镜的光学筒长度 物镜后焦点与目镜前焦点的距离 D 明视距离 250mm F1 物镜焦距 F2 目镜焦距 3 透镜成象的质量 单个透镜在成象过程中 由于几何光学条件的限制 映象会变得模糊不清 或发生畸变 这种缺陷称为象差 象差主要包括球面明差和色象差 球面差的产生是由于透镜的表面呈球曲形 通过透镜中心及边缘的光线折 射以后不能交于一点 而形成几个映象前后分布 有校正球面象差的采用多片 透镜组成透镜组 即将凸透镜和凹透镜组合在一起 称为复合透镜 由于两种 透镜有性质相反的球面象差 因此可以相互抵消 色象差的产生是由于组成白光的各种不同波长的光线在穿过透镜时折射率 不同 这些光在平面上成的象不能集中于一点 而呈现带有彩边的光环 通常 采用单色光源 或加滤光片 也可使用复合透镜来消除色象差 2 2 金相样品制备规程 金相样品制备规程 制备显微试样包括取样 磨光 抛光及浸蚀四个步骤 本实验只进行金相 样品的磨光 抛光和浸蚀 1 取样 取样时应根据被分析材料或零件的特点 选择有代表性的部分 例如研究 零件破裂原因时 应在破裂部位及正常部位取样 进行比较分析 试样最适合 的尺寸是直径为 12mm 高为 10mm 的圆柱体或面积为 12 12mm2 高 10mm 的长方 体 根据材料性质不同 可用手锯 用车床切削 用锤子击碎以及用砂轮切割 等方法截取试样 在取样过程中应注意防止试样受热组织发生变化 取得试样后 应将试样表面制成平面 同时边缘要倒成圆角 如分析化学 热处理表面组织时则不能倒角 2 磨光 试样抹平后 须用清水冲洗干净并擦干 然后进行磨光 磨光可用手工或 机械两种方法 1 手工磨光 手工磨光是在不同号数的金相砂纸上进行 砂纸号数由 01 02 03 04 四种 01 砂纸最粗 04 号砂纸最细 磨光时所用砂纸从粗到 细顺序进行 磨光过程中 磨削压力不宜过大 用力要均匀 在一张砂纸上磨好后 应将试样冲洗干净 然后将试样转 90O换细一号的 砂纸再磨 这样 又粗到细依次磨削 磨好后将试样洗净 然后在抛光机上抛 光 2 机械磨光 一般是在预磨机上进行 即把砂纸用水玻璃粘在预磨盘 上使用 试样易从粗砂纸到细砂纸依次分别进行磨光 3 抛光 抛光的目的是除去试样表面的细磨痕 最后得到一个光亮的镜面 抛光分 为机械抛光 电机抛光和化学抛光三种方法 其中以机械抛光应用最广 机械抛光是在抛光机上进行 抛光机是由电机和水平抛光盘 直径 200 250mm 组成 抛光盘上铺有固紧的抛光织物 抛光钢试样时一般使用细呢 绒 抛光铸铁时则使用如帆布 白色的确良等绒毛较短的抛光织物 以防止灰 口铸铁中的石墨脱落 抛光铝 镁 铜等有色金属可用细丝绒 在抛光过程中 应不断将抛光也洒在抛光盘上 抛光液是由抛光粉与水配 成细的悬浮液 抛光钢和铸铁使用的抛光粉为氧化铝和氧化铬 有色金属等软 材料可用细粒度的氧化镁 抛光时压力不宜过大 抛光时间取决于试样表面磨光的质量 一般约为 5 15 分钟 金相试样经抛光后 其磨面应光亮无痕 且石墨或夹杂物等不应抛掉或有 拽尾现象 这时试样先用清水冲洗 在用无水酒精清洗磨面 然后用吹风机吹 干 4 显微试样的浸蚀 金相试样经抛光后 在显微镜下观察只能看到光亮的表面和夹杂物 石墨 孔洞 裂纹等 要观察金属的组织 必须经过适当的腐蚀 使显微组织能正确 的显示出来 浸蚀方法有化学浸蚀方法和电解法两种 化学浸蚀是将抛光好的试样磨面在化学浸蚀剂 常用酸 碱 盐的酒精或水 溶液 中浸润或拭擦一定时间 由于金属材料中各相的化学成分和结构不同 故具有不同的电极电位 在浸蚀剂中就构成了许多微电池 电极电位的相位为 阳极而被溶解 电极电位高的相位阴极而保持不变 故浸蚀后就形成凹凸不平 的表面 在显微镜下 由于光线在各处的反射清款不同 就能观察到金属的组 织特征 纯金属及单相合金浸蚀时由于晶界原子排列较乱 缺陷及杂质较多 具有 较多的能量 故晶界易被浸蚀而呈沟壑 在显微镜下观察时 使光线在晶界处 被浸射而不能进入物镜 因次显示出一条条黑色的晶界 应当指出 纯金属与单相合金中各个晶粒的成分虽然相同 但由于其原子 排列位相不同 也会使磨面上个晶粒的浸蚀程度不一致 在垂直光线照射下 个个经历就呈现出明暗不一的颜色 化学浸蚀剂的种类很多 浸蚀剂的选用是 根据试剂材料的性质及浸蚀的目的来决定 对于碳钢及铸钢 最常用的浸蚀剂 为 4 硝酸酒精溶液或 4 苦味酒精溶液 浸湿时 应将试样浸入一盛有浸蚀剂的容器内 并不断的轻微移动 待浸 蚀适度后取出试样 迅速用水冲洗 再用无水酒精冲洗 然后用吹风机吹干 其表面须严格保持清洁 浸蚀时间取决于金属的性质 浸蚀剂的浓度以及显微镜下观察时的放大倍 数 总之 浸蚀时间以在显微镜下能清晰地揭示出组织的细节为准 若浸蚀不 足 可再继续进行浸蚀 但一旦浸蚀过度 试样则需要重新抛光再进行浸蚀 六 实验注意事项六 实验注意事项 1 不得随意乱动实验室内仪器 开关等 2 未经允许 不得将实验室内物品或实验完毕后的试料携出室外 3 实验室内不得喧哗 打闹 不准吸烟 应注意保持室内卫生 4 注意节约水 电 药 材料等 5 爱护仪器设备 应预先了解一起使用方法 然后按操作规程使用之 禁止拆卸仪器 6 仪器辱有损坏应立即主动向指导老师报告 仪器损坏时 按赔偿制度 办理 7 实验前须预先阅读本次实验指导书及有关材料 实验时应按指导书进 行实验 8 认真记录实验结果 及时完成实验报告 9 实验完毕业后经过教师检查仪器情况后 方的离开实验室 一 实验名称 一 实验名称 铁碳合金平衡组织的显微分析 二 实训内容 二 实训内容 一 观察和分析铁碳合金 碳钢和白口铸铁 在平衡状态下的显微组织 二 结合课堂内容了解含碳量对铁碳合金中的相及组织组成物的本质 状态 和相对量的影响 三 实训目的 三 实训目的 一 熟悉金相显微镜的基本原理 构造及使用 二 分析铁碳合金 碳钢和白口铸铁 在平衡状态下的显微组织 四 实验器材 实验器材 金相显微镜 金相图谱 几种铁碳合金的显微样品 五 实验方法与步骤 五 实验方法与步骤 铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础 所谓平衡状态的 显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下 如实际生产中的退火状态 即接 近平衡状态 所得到的组织 根据课堂讲授的 Fe Fe3C 相图中可以看出 所有 碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体 F 和渗碳体 Fe3C 的这两个基本相 组成 但由于含碳量不同 铁素体和渗碳体的相对量 析出条件以及分布情况 均有所不同 因而呈现各种不同的组织形态 各种不同成分的铁碳合金在室温下 接近平衡状态得到的试样的显微组织 见表 2 1 用浸蚀显露的碳钢和白口铸铁 在金相显微镜下具有下面几种基本组成物 铁素体 F 用 3 4 硝酸酒精溶液浸蚀后 在显微镜下呈现明亮 的等轴晶粒 亚共析钢中铁素体呈块状分布 当含碳量接近于共析成分时 铁 素体则呈断续的网状分布于珠光体周围 渗碳体 Fe3C 是 Fe 与 C 的化合物 含量为 6 69 质硬而脆 耐腐蚀 经 3 4 硝酸酒精溶液浸蚀后 Fe3C 呈亮白色 若用苦味酸钠浸蚀 则 Fe3C 被染成暗黑色或综红色 按成分和形成条件的不同 Fe3C 可呈现不同的 形态 一次 Fe3C 或 Fe3Cr 是直接从液体中析出的 故在白口铸铁中呈粗大 的条件片状 二次 Fe3C 或 Fe3C 是从奥氏体中析出的 往往呈网络状沿奥 氏体晶界分布 三次 Fe3C 是由铁素体中析出 通常呈不边疆薄片状存在于铁素 体晶界处 数量极微 可忽略不计 珠光体 P 是 F 与 Fe3C 的机械混合物 在一般退火处理情况下 近于平衡状态 是由铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织 经硝酸酒精溶液浸蚀后 在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的 珠光体组织 如图 2 1 所示 在高倍放大时能清楚地看到珠光体中平行相间 的宽条铁素体和细条渗碳体 当放大倍数较低时 由于显微镜的鉴别能力小于 渗碳体片厚度 这时珠光体中的渗碳体就吸能看到是一条黑线 当组织较细或 放大倍数再低时 珠光体的片层就不能分辩 而呈黑色 莱氏体 Ld 是在室温时珠光体及二次渗碳体和渗碳体组成的机械混 合物 如含碳量为 4 3 的共晶白口铸铁在 1147 时形成由奥氏体和渗碳体组成 的共晶体 其中奥氏体冷却时析出 Fe3C 并在 727 以下分解为珠光体 莱氏 体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基低上相间地分布着暗黑色斑点及细条 状的珠光体 二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起 从形态上难以区分 1 在本实验中 学生应根据 Fe Fe3C 相图分析各类成分合金的组织形成 过程 并通过对铁碳合金平衡组织的观察和分析 熟悉钢和铸铁的金相组织和 形态特征 以进一步建立成分与组织之间相互关系的概念 2 实验前学生应复习讲课中的有关部分并阅读实验指导书 为实验做好 的理论方面的准备 3 在显微镜下对各种试样进行观察和分析 并确定其所属类型 画出所 观察到的显微组织图 抓住组织形态的特征 并在图中表示出来 4 根据显微组织近似地确定亚共析钢 20 钢或 45 钢 中的平均含碳量 六 实验注意事项 六 实验注意事项 1 不得随意乱动实验室内仪器 开关等 2 未经允许 不得将实验室内物品或实验完毕后的试料携出室外 3 实验室内不得喧哗 打闹 不准吸烟 应注意保持室内卫生 4 注意节约水 电 药 材料等 5 爱护仪器设备 应预先了解一起使用方法 然后按操作规程使用之 禁止拆卸仪器 6 仪器辱有损坏应立即主动向指导老师报告 仪器损坏时 按赔偿制度 办理 7 实验前须预先阅读本次实验指导书及有关材料 实验时应按指导书进 行实验 8 认真记录实验结果 及时完成实验报告 一 实验名称 一 实验名称 碳素工具钢 T8 的热处理 二 实训内容 二 实训内容 一 退火 正火 淬火后机械性质的差异 二 退火 正火 淬火后的硬度 三 实训目的 三 实训目的 一 钢经退火 正火 淬火后机械性质的差异 二 了解化学成分相同的钢组织不同性能 四 实验器材 四 实验器材 一 设备 SRTX 4 13 型高温箱式电阴炉 XCT 101 型动圈式温度指示调节 仪 淬火槽 坩埚钳 HR 1540 型洛氏硬度机 二 材料 T8 钢试样 25 10 淬火液 清水或 5 10 NaCl 水溶液 木炭 五 实验方法与步骤 五 实验方法与步骤 一 取退火状态下 T8 钢试样并在洛氏硬度机测试硬度 测三点取平均 值填入本实验指导书末的表格中 二 将试样放入已升高到淬火温度的电炉内进行加热 1 加热温度 T8 钢为共析钢 AC1 730 t 加热 AC1 30 50 760 780 2 加热时间 包括保温时间 T总 a D 总 试样总加热时间 a 加热系数 分 毫米 D 试样有效厚度 毫米 试样为碳钢且在空气介质中加热 a 1 5 2 分 毫米 试样有效厚度 D 10 毫米 总 1 5 2 分 毫米 10 毫米 15 20 分 为了避免试样在加热过程中氧化 炉内放有木炭 其原理是木炭在炉内不 完全燃烧 2C O2 2CO 使炉内形成 CO N2 保持性气氛 三 正火和淬火 打开炉门用坩埚坩夹出两块试样 一块放在空气中冷却 进行正火 另一块迅速投入淬火液中 直到试样冷到室温 注意操作要迅速 以防试样在打开炉门后温度降得过低 四 测试淬火后的硬度 将试样由淬火液中取出并擦干净后于砂布上磨光 目的是除去试样表面氧 化皮 以免影响硬度值的准确性 用洛氏硬度试验机测定试样洛氏硬度 Rc 值 测三点求平均值填入报告表内 五 测试正火后的硬度 将空气中冷却后的试样在砂纸上磨光后 用洛氏硬度机测定试样的洛氏硬 度 Rc 值 亦测三点 求平均值填入报告表内 温 度 20分钟 温度 760 780 水或盐水冷 却 热处理工艺曲线 六 实验注意事项六 实验注意事项 1 不得随意乱动实验室内仪器 开关等 2 未经允许 不得将实验室内物品或实验完毕后的试料携出室外 3 实验室内不得喧哗 打闹 不准吸烟 应注意保持室内卫生 4 注意节约水 电 药 材料等 5 爱护仪器设备 应预先了解一起使用方法 然后按操作规程使用之 禁止拆卸仪器 6 仪器辱有损坏应立即主动向指导老师报告 仪器损坏时 按赔偿制度 办理 7 实验前须预先阅读本次实验指导书及有关材料 实验时应按指导书进 行实验 8 认真记录实验结果 及时完成实验报告 9 实验完毕业后经过教师检查仪器情况后 方的离开实验室 一 实验名称 一 实验名称 金属材料的硬度试验 二 实训内容 二 实训内容 一 布氏 洛氏和维氏硬度试验机的使用 二 布氏 洛氏硬度的测定方法 三 实训目的 三 实训目的 一 了解布氏 洛氏和维氏硬度试验机的使用方法和试验原理 二 初步掌握布氏 洛氏硬度的测定方法和应用范围 四 实验器材 实验器材 HBRUV 187 5 型布洛维光学硬度计 碳钢试样和标准硬度块 五 实验方法与步骤 五 实验方法与步骤 硬度是指金属材料抵抗比它硬的物体压入其表面的能力 硬度越高 表明 金属抵抗塑性变形的能力越大 它是重要的力学性能指标之一 它与强度 塑 性指标之间有着内在的联系 硬度试验简单易行 又不会损坏零件 因此在生 产和科研中应用广泛 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 所用设备为布氏硬度计 洛氏硬度试验 主要用于金属材料热处理后的产品性能检测 所用设备 为洛氏硬度计 维氏硬度试验维氏硬度试验 主要用于薄板材或金主要用于薄板材或金 属表层的硬度测定 以及较精确的硬度测定 所用设备为维氏硬度计 属表层的硬度测定 以及较精确的硬度测定 所用设备为维氏硬度计 显微硬度试验 主要用于测定金属材料的组织组成物或相的硬度 所用 设备为显微硬度计 1 布氏硬度试验原理 布氏硬度试验是将一直径为D的淬火钢球或硬质合金球 在规定的试验力 P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P 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 6 1 所示 布氏硬度值的大小就是压痕单位面积上所承受的压力 单位为 kg mm2或 N mm2 但一般不标出 硬度值越高 表示材料越硬 在实验测量时 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布氏硬度值 设压痕深度为 h 则压痕球面积为 2 22 dDDDDhF 试样硬度值为 2 22 dDDDPFPHB 式中 施加的载荷 kg 或 N P 压头 钢球 直径 mm D 压痕直径 mm d 压痕面积 mm2 F 布氏硬度试验方法和技术条件有相应的国家标准 表 6 1 为布氏硬度的试 验规范 实际测定时 应根据金属材料种类 试样硬度范围和厚度的不同 按 照标准试验规范 选择钢球直径 载荷及载荷保持时间 表 6 1 布氏硬度试验规范 金属类 型 布氏硬度值范 围 HBS 试样厚 度 载荷P与钢球 直径 D 的相互 关系 钢球直径 D 载荷 P kg f 载荷保持 时间t s 黑 色 140 4506 3 P 30D 2 10 300 0 10 图 6 1 布氏硬度计试验原理示意图 4 2 5750 2 2 5 187 5 610 100 0 6 3 5250 金 属 140 3 P 10D 2 2 5 62 5 10 6 3 10 300 0 4 2 5750 130 2 P 30D 2 2 5 187 5 30 9 6 10 100 0 6 3 525036 130 3 P 10D 2 2 5 62 5 30 610250 6 3 5 62 5 有 色 金 属 8 35 3 P 2 5D 2 2 5 15 6 60 2 洛氏硬度试验原理 洛氏硬度试验是目前应用最广的试验方法 和 布氏硬度一样 也是一种压入硬度试验 但它不是 测定压痕的面积 而是测量压痕的深度 以深度的 图 6 2 洛氏硬度计试验原理示意图 大小表示材料的硬度值 洛氏硬度试验是以锥角为 120 的金刚石圆锥体或者直径为 1 588mm 的淬 火钢球为压头 在规定的初载荷和主载荷作用下压入被测金属的表面 然后卸 除主载荷 在保留初载荷的情况下 测出由主载荷所引起的残余压入深度h值 再由h值确定洛氏硬度值 HR 的大小 其计算公式如下 HR K h 0 002 式中h的单位为 mm K为常数 当采用金刚石圆锥压头时 K 100 当采用 淬火钢球压头时 K 130 洛氏硬度试验试验原理如图 6 2 所示 为了能用同一硬度计测定从极软到极硬材料的硬度 可以通过采用不同的 压头和载荷 组成 15 种不同的洛氏硬度标尺 其中最常用的有 HRA HRB HRC 三种 其试验规范如表 6 2 所示 表 6 2 洛氏硬度的试验规范 标度符 号 压头类型 总载荷 kg 常用硬度值范 围 应用举例 HRA 120 金刚石 圆锥 60 70 85碳化物 硬质合金 表面 硬化工件等 HRB 直径为 1 588 的淬火 钢球 100 25 100 软钢 退火或正火钢 铜 合金等等 HRC 120 金刚石 圆锥 150 20 67 适用淬火钢 调质钢等 3 维氏硬度试验原理 维氏硬度的测定原理基本上和布氏硬度相同 也是根据压痕单位面积上的载荷计量硬度值 维 氏硬度试验原理图 6 3 所示 所不同的是维氏 硬度试验采用的压头为金刚石的锥面夹角为 136 的正四棱锥体压头 试验时 在载荷 图 6 3 维氏硬度计试验原理示意图 P 公斤力 的作用下 试样表面上压出一个四方锥形的压痕 测量压痕对角线 长度 d 毫米 借以计算压痕的表面积 F 毫米 2 以 P F 的数值表示试样的 硬度值 用符号 HV 表示 一 试验前的准备工作 一 试验前的准备工作 1 接通电源 根据试验方法 开启开关 2 测试件的表面应平整光洁 不得带有污物 氧化皮 裂缝 凹坑等显著 的加工痕迹 3 根据试件的形状 选用合适的工作台 4 将硬度计的加荷手柄按逆时针方向拉向前方 使负荷处于卸荷状态 二 试验步骤 二 试验步骤 1 根据硬度试验方法 选择压头 将压头柄插入测杆轴孔中 轻微拧动固 定螺钉 2 根据硬度试验方法 选择试验负荷 顺时针转动变荷手轮 使所需负荷 数字对应于固定刻线 3 将试件稳妥地放置在工作台上 然后转动旋轮 使升降丝杆上升 当试 件与压头接触 投影标尺相应上升 最后使标尺基线接近重合 可相差 5 个 分度值 停止上升 4 用微调旋钮调整零位 使标尺基线与投影屏完全重合 5 将加荷手柄心逆时针方向推向前 在加荷过程中 投影屏上显示出来的 标尺刻线由上而下地移动 直至标尺停止下降 开始计算保荷时间 待保荷时 间到 再扳动手柄到原位 6 投影屏上指示标尺刻线于固定标尺线的计数值即是被没试件的洛氏硬度 值 下降丝杆 使试件脱离压头 7 其中布氏 维氏硬度试验以上述步骤完成之后 将上溜板与试件一起移 至显微镜下 逐步微量上升丝杆 对准焦距 使压痕成像清晰 测量压痕直径 或压痕对角线的长度 然后查附表得到布氏或维氏硬度值 8 测量显微镜对压痕的计算方法如下 L n l 式中 L 压痕直径或对角线长度 微米 n 压痕测量所得格数 即第一次计数与第二次读数之差 l 测量显微镜鼓轮最小分度值 用 2 5X物镜时为 0 004 毫米 1 熟悉各种硬度计的构造原理 使用方法及注意事项 2 在硬度计上测量碳钢试样或标准硬度块的压痕直径的水平长度和垂直长 度 再取平均值 然后查附表或计算得到布氏硬度值 并记录试验结果 3 在硬度计上测定碳钢试样的洛氏硬度 每个试样至少测三个试验点 再 取一个平均值 并记录试验结果 六 实验注意事项 六 实验注意事项 1 不得随意乱动实验室内仪器 开关等 2 未经允许 不得将实验室内物品或实验完毕后的试料携出室外 3 实验室内不得喧哗 打闹 不准吸烟 应注意保持室内卫生 4 注意节约水 电 药 材料等 5 爱护仪器设备 应预先了解一起使用方法 然后按操作规程使用之 禁止拆卸仪器 6 仪器辱有损坏应立即主动向指导老师报告 仪器损坏时 按赔偿制度 办理 7 实验前须预先阅读本次实验指导书及有关材料 实验时应按指导书进 行实验 8 认真记录实验结果 及时完成实验报告 一 实验名称 一 实验名称 金属拉伸试验 二 实训内容 二 实训内容 一 测定低碳钢的屈服极限 s 强度极限 b 延伸率 和截面收缩率 二 低碳钢和铸铁拉伸过程 三 实训目的 三 实训目的 一 观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象 包括屈服 强化和颈缩等 现象 特别是外力和变形间的关系 并绘制拉伸图 二 测定低碳钢的屈服极限 s 强度极限 b 延伸率 和截面收缩率 四 实验器材 四 实验器材 万能材料实验机 游标卡尺 5 5 实验方法与步骤 实验方法与步骤 为了便于比较实验结果 按国家标准 GB228 76 中的有关规定 实验材料 要按上述标准做成比例试件 即 圆形截面试件 l0 10d0 长试件 l0 5 d0 短试件 矩形截面试件 l0 11 3 长试件 O A l0 5 65 短试件 O A 式中 l0 试件的初始计算长度 即试件的标距 试件的初始截面面积 d0 试件在标距内的初始直径 实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件 如图 1 所示 图 1 拉伸试件 金属拉伸实验是测定金属材料力学性能的一个最基本的实验 是了解材料 力学性能最全面 最方便的实验 本试验主要是测定低碳钢和铸铁在轴向静载 拉伸过程中的力学性能 在试验过程中 利用实验机的自动绘图装置可绘出低 碳钢的拉伸图 如图 2 所示 和铸铁的拉伸图 由于试件在开始受力时 其两 端的夹部分在试验机的夹头内有一定的滑动 故绘出的拉伸图最初一段是曲线 图 2 试件拉伸图 对于低碳钢 在确定屈服载荷 PS时 必须注意观察试件屈服时测力度盘上 主动针的转动情况 国际规定主动针停止转动时的恒定载荷或第一次回转的最 小载荷值为屈服载荷 PS 故材料的屈服极限为 0 s s A P 试件拉伸达到最大载荷之前 在标距范围内的变形是均匀的 从最大载荷开 始 试件产生颈缩 截面迅速变细 载荷也随之减小 因此 测测力度盘上主 动针开始回转 而从动针则停留在最大载荷的刻度上 给我们指示出最大载荷 则材料的强度极限为 0 A Pb b 试件断列后 将试件的断口对齐 测量出断裂后的标距 l1和断口处的直径 d1 则材料的延伸率 和截面收缩率 分别为 100 0 01 l ll 100 0 10 A AA 式中 l0 A0分别为试验前的标距和横截面面积 l1 A1分别为试验后 的标距和断口处的横截面面积 如果断口不在试件距中部的三分之一区段内 则应按国家标准规定采用断口 移中法来计算试件拉断后的标距 l1 其具体方法是 试验前先在试件的标距内 用刻线器刻划等间距的标点或圆周 11 个 即将