金属学及热处理实验指导书

1、金属材料热处理实验指导书 实验一、结晶过程的研究1、 实验目的： 1、了解Pb(NO3)2溶液的结晶过程， 2、印证金属结晶的一般情况。二、实验设备： 生物显微镜、酒精灯（或家用电炉）、烧杯等。三、需用材料： 饱和Pb(NO3)2溶液、玻璃片、石棉网、玻璃棒等。四、实验内容与步骤：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

2、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）。五 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

3、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。六 、实验报告内容：1、说明本次实验目的。2、简述进行实验方法。3、绘出一滴Pb(NO3)2接警后的组织图，并注明结晶物质名称及放大倍数。组织图画在直径约为30mm左右的圆内，并将各结晶带的名称以箭头引出标明

4、。实验二 金相显微镜的使用及金相试样的制备一、实验目的 1、了解普通金相显微镜的构造与使用方法。 2、了解金相试样的制备方法。 3、学习使用金相显微镜观察金相组织。二、实验设备： 金相显微镜、砂轮机、抛光机、吹风机、玻璃板、培养皿、镊子。三、材料： 金相试样、砂纸一套、抛光液（Al2O3）、腐蚀剂（4%硝酸酒精溶液）、药棉、按上述说明制作金相样品、利用金相显微镜观察浸蚀前与浸蚀后的金相试样。四、实验概述： 1、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1002000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

5、的光学显微镜作一般介绍。 1）、显微镜的成像原理。图 放大镜光学原理大家都知道，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当物体AB置于透镜焦距f以外时，得到倒立的放大实像AB（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AB（图I（b），AB/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

6、放大镜焦距在10100毫米之间，即放大倍数在2.525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15002000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AB，再经目镜将实像AB放大成倒立虚像AB。这就是人们在显微镜下研究实物时所观察到的

7、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：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

8、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、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、

9、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

10、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2002

11、50mm）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515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

12、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

13、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

14、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。五、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

15、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。六、实验报告要求：画出金相试样浸蚀后的显微组织示意图（画显微组织时应选择其典型区域，并抓住其组织特征）。实验三 铁碳合金平衡组织的显微分析1、 实验目的1、 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，2、 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。3、 熟悉金相显微镜的基本原理、构造及使用。二 、实验设备及材料1、 金相显微镜2、 金相图谱3、 几种铁碳合金的显微样品见表2-3。三、概述：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

16、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34%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

17、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

18、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

19、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。四、实验方法指导（一）实验内容及步骤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。五、实验注意事项1、不

20、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。六、实验报告要求：1、 说明本次实验的目的。2、 画出所观察过的组织，并注明材料名称、含碳量、（浸蚀剂）

21、和放大倍样。显微组织图画在直径为30mm的园内，并装组织组成物名称以箭头引出标明。3、 根据所观察的显微组织近似地确定和估算一种亚共析钢的含碳量。实验四 碳素工具钢（T8）的热处理一、实验目的比较钢经退火、正火、淬火后机械性质的差异，本次实验主要是比较碳工钢（T8）经退火、正火、淬火后的硬度，说明休学成分相同的钢组织不同性能也不同的原理。二、实验原理：(一) 碳工钢T8（含碳量0.3%）经过退火，其组织为珠光体（片状或球状）硬度 较低，约为HRC20左右。过冷奥氏体等温冷却转变曲线（2） 将T8钢加热到淬后温度（即t=AC1+(3050)）保温，使珠光体全部转变为奥氏体，而后急速冷却。即实际冷

22、却速度V临。使奥氏体过冷到Ms点以下，发生马氏体转变，淬火后的组织为马氏体+少量残留奥氏体，机械性质发生变化，即硬度、强度升高、韧性塑性下降。淬火后硬度值约为HRC5560。三、实验设备及材料：（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2510，淬火液清水或（5-10）%NaCl水溶液，木炭四、实验步骤：（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，A

23、C1=730 t加热=AC1+（3050）=7607802、 加热时间：（包括保温时间） T总=aD 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=（1.52）分/毫米试样有效厚度D=10毫米。 总=（1.52）分/毫米10毫米 =（1520）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

24、得过低。热处理工艺曲线（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）。五、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

25、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。六、实验报告要求：1、 说明本次实验的目的。2、 画出所观察过的组织，并注明材料名称、含碳量、（浸蚀剂）和放大倍样。显微组织图画在直径为30mm的园内，并装组织组成物名称以箭头引出标明。3、 根据所观察的显微组织近似地确定和估算一种亚共析钢的含碳量。实验五 金属材料的硬度试验一、实验目的1、了解布氏、洛氏和维氏硬度试验机的使用方法和试验原

26、理。2、初步掌握布氏、洛氏硬度的测定方法和应用范围。二、实验仪器和用具1、HBRUV-187.5型布洛维光学硬度计2、碳钢试样和标准硬度块三、实验原理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。维氏硬度试验主要用于薄板材或

27、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。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

28、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。图6-1 布氏硬度计试验原理示意图设压痕深度为h则压痕球面积为）试样硬度值为：式中 施加的载荷，kg或N；压头（钢球）直径，mm；压痕直径，mm；压痕面积，mm2。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/kgf载荷保持时间t /s黑色金属14045063P=30D103000104257

29、5022.5187.51406P=10D1010001063525032.562.5有色金属13063P=30D1030003042575022.5187.53613096P=10D1010003063525032.562.58356P=2.5D102506063562.532.515.62、洛氏硬度试验原理图6-2 洛氏硬度计试验原理示意图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

30、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 =（Kh）/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HRA120金刚石圆锥607

31、085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10025100软钢、退火或正火钢、铜合金等等HRC120金刚石圆锥1502067适用淬火钢、调质钢等3、维氏硬度试验原理图6-3 维氏硬度计试验原理示意图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。四、

32、实验方法与步骤（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

33、，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=nl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

34、之差） l 测量显微镜鼓轮最小分度值，用2.5X物镜时为0.004毫米五、实验内容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、实验分析及结论1、实验目的。2、实验内容及结果。3、简述布氏、洛氏、维氏硬度计的适用范围。七、注意事项1、试样的试验表面应尽可能是光滑的平面，不应有氧化皮及外来污物。2、试样的坯料可采用各种冷热加工方法从原材料或机件上截取，但试样在制备过

35、程应尽量避免各种操作因素引起的试样过热，造成试样表面硬度的改变。3、试样的厚度至少应为压痕深度的10倍。实验六 金属拉伸试验 一 、实验目的1、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。2、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。3、测定铸铁的强度极限b。4、观察断口，比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和破坏特点二 、实验设备和仪器1.万能材料实验机2.游标卡尺三 、实验原理为了便于比较实验结果，按国家标准 GB22876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

36、) l0 =5 d0 (短试件)矩形截面试件 l0 =11.3 (长试件) l0 =5.65 (短试件)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

37、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: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% 100% 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，即将标距长度分为10等份。试验后将拉断的