实验一 硬度试验

1、实验一 硬度试验一、实验目的1.了解布氏硬度计、洛氏硬度计的构造及使用方法。2.掌握布氏硬度值、洛氏硬度值的测定方法。3.初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。二、实验概述硬度试验设备简单,操作迅速方便,不需要专门制备试样,也不破坏被测试的工件。因此,在工业生产中,被广泛应用于产品质量的检验。此外,硬度值与其他力学械性能及某些工艺性能（如切削加工性、冷成型性等）都有一定的联系,故在产品设计图纸的技术条件中,硬度是一项主要技术指标。目前,在测定硬度的方法中,最常用的是压人硬度法。其中以布氏硬度和洛氏硬度应用最广。它们的试验原理都是用一定几何形状的压头,在一定载荷下压入被测的金属材料的表面,根据压

2、头被压入的程度来测定其硬度值。1.布氏硬度布氏硬度试验方法是将一直径为D的淬硬钢球,在规定载荷P的作用下压入被试金属表面,停留一定时间后卸除载荷。此时被试金属表面上形成一个直径为d的压痕。计算出压痕单位面积所承受的平均载荷,此即为被试金属的布氏硬度值HB。但实际试验时都是用读数显微镜测出压痕直径d,再根据d值查对照表得出所测的硬度值。由于不同金属材料的硬度值相差很大,若仅采用一个标准的载荷和钢球直径,就有可能使整个钢球陷入被试金属,或将薄试件压穿。故在进行布氏硬度试验时,钢球直径D、施加的载荷P和载荷保持时间都应根据被测金属的种类、硬度范围和试样厚度,按表1-1所示的布氏硬度试验规范进行选择。

3、布氏硬度试验测出的硬度值比较准确。但它不宜测定成品或薄片金属的硬度。同时,也不能测定硬度高于HB450的金属材料,否则压头（淬硬钢球）会产生塑性变形,而降低测量的精度。表1-1 布氏硬度试验规范2.洛氏硬度洛氏硬度试验方法是以一个锥顶角为120º的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的钢球为压头,在先后两次载荷（初载荷与主载荷）作用下压入被试 图1-1 布氏硬度计图1-2 测量压痕的示意图 图1-3洛氏硬度计金属表面,然后卸除主载荷,在保留初载荷情况下,测出由主载荷引起的塑性变形的压入深度h,再由h值确定洛氏硬度值HR。h值愈大时,被试金属的洛氏硬度值HR愈低,反之,则愈高。在实际试验

4、时,都是由硬度计的指示器表盘上直接读出所测的硬度值。洛氏硬度试验时,可用不同压头和不同的主载荷,组成不同的洛氏硬度标尺。最常用的是HRA、HRB、HRC三种,其中HRC适用于测量硬度值高于HB230的较硬金属,HRB适用于测量硬度值低于HB230的较软金属,HRA适用于测量硬脆的金属材料或浅层表面硬化的金属。洛氏硬度试验操作迅速简便,且压痕较小,可以测定成品或较薄金属的硬度,故目前生产上应用广泛。三、实验设备 1布氏硬度布氏硬度试验主要设备有布氏硬度计和读数显微镜。图1-1为机械式布氏硬度计。试验时将试样4放在工作台3上，按顺时针方向转动手轮2，使工作台上升至试样与压头5接触，并在手轮打滑后，

5、再开动电动机1，压头以一定大小的载荷压入试样。停留一定时间后，待电动机关闭后，反时针方向转动手轮，使工作台下降并取下试样。最后用读数显微镜测量压痕直径d，如图1-2所示。根据d的大小查表即可求得布氏硬度值。2洛氏硬度图1-3为洛氏硬度计。试验时将试样6放在工作台5上，按顺时针方向转动手轮3，使工作台上升至试样与压头7接触，继续转动手轮，待小针对准红点，大针置于垂直向上位置试样已施加了100N的预载荷，随后转动指示盘使大针对准“0”，再按下按钮1加主载荷停留数秒钟后，批示器指针所指的读数即为所求的洛氏硬度值（HRC和HRA读C标尺，HRB读B标尺）。动手轮，使工作台下降并取下试样。最后用读数显微

6、镜测量压痕直径d，如图1-2所示。根据d的大小查表即可求得布氏硬度值。2洛氏硬度图1-3为洛氏硬度计。试验时将试样6放在工作台5上，按顺时针方向转动手轮3，使工作台上升至试样与压头7接触，继续转动手轮，待小针对准红点，大针置于垂直向上位置试样已施加了100N的预载荷，随后转动指示盘使大针对准“0”，再按下按钮1加主载荷停留数秒钟后，批示器指针所指的读数即为所求的洛氏硬度值（HRC和HRA读C标尺，HRB读B标尺）。四、实验材料布氏硬度退火状态的低碳钢、中碳钢、高碳钢洛氏硬度HRB退火状态的低碳钢、中碳钢、高碳钢HRC淬火状态的中碳钢或高碳钢五、实验步骤及注意事项1.布氏硬度（1）清理试样表面。

7、被测表面应是无氧化皮等污物的光洁平面,以便于准确测量压痕直径。（2）根据试样材料及厚度,按布氏硬度试验规范选择钢球压头的直往、载荷大小及载荷保持时间。（3）把试样放在硬度计工作台上,按布氏硬度计的操作顺序进行试验,使试样表面留下一全压痕。（4）移动试样后重做一次试验,使试样表面又留下一个压痕。为了使试验结果精确,事相邻两压痕的中心距离应不小于压痕直径的4倍,压痕中心距试样边缘的距离不小于压痕直径的2.5倍,压痕直径d的大小应在0.25D0.6D范围内。（5）自工作台上取下试样,用读数显微镜在相互垂直方向上测量压痕直径,然后计算|其平均值并作好记录。（6）根据压痕直径d,查对照表求得各试样的布氏

8、硬度值。2.洛氏硬度|（1）清理试样表面。被测表面应无油脂、氧化皮、裂纹、凹坑、显著的加工痕迹以及其它外来污物。（2）根据试样材料,选择压头及载荷。根据试样形状,选择合适的工作台。（3）把试样放在硬度计工作台上,按洛氏硬度计的操作顺序进行试验,由指示器上读得硬度值并作好记录。（4）移动试样,并在另一位置继续进行试验,前后共测三点。计算三次试验得出硬度值的平均值,并作好记录。 为了使试验结果精确,相邻两压痕的中心以及任一压痕中心距试样边缘的距离都不得小于3mm。六、实验报告实验二 冲击试验一、实验目的1.了解冲击试验机的构造及使用方法。2.掌握金属材料韧性的测定方法。3.初步建立碳钢的含碳量与其

9、冲击韧性间的关系。二、实验概述一次冲击弯曲试验是测定金属材料韧性的常用方法。它是将一定尺寸和形状的金属试样放在试验机的支座上，再将一定重量的摆锤升高到一定高度，使其具有一定位能，然后让摆锤自由下落将试样冲断。摆锤冲断试样所消耗的能量即为冲击功Ak。Ak值的大小代表金属材料韧性的高低。但习惯上仍采用冲击韧性值k表示金属材料的韧性。冲击韧性值k是用冲击功Ak除以试样断口处的原始横截面F来表示。三、实验设备常用的手动摆锤式冲击试验机如图2-1所示。试验时先把手柄5拨至“预备”位置，然后将摆锤7稍加抬起度固定后，把试样放在支座的钳口1上，再把摆锤抬到试验高度，使插销插入摆轴6的槽内。待一切准备完毕，将

10、手柄由“预备”位置拨至“冲击”位置，这时摆锤就以摆轴为旋转中心而自由下降。当摆锤冲断试样后，其剩余能量又使摆锤向另一方向扬起一定高度，这时将手柄再拨至“停止”位置，使摆锤停止摆动。 图 2-1摆锤式冲击试验机四、实验步骤1检查试样有无缺陷。用游标卡尺测量试样缺口处的断面尺寸，并记下测量数据。2在了解试验机的结构后，先进行一次空击试验。如无不正常的摩擦及阻力存在，空击后指针与刻度盘上的零点位置的误差应小于半小格（即1Nm或1J）。3装置低碳钢冲击试样。在装置试样时应使试样缺口背向摆锤的刃口，并用找正样板使试样处于支座的中心位置。然后按试验的操作顺序进行试验。4读出指针在刻度盘上指示的冲击功Ak值

11、，并作好记录。5观察试样的断口特征。6以同样的方法对中碳钢和高碳钢进行冲击试验，并分别记下有关的测量数据。五、实验注意事项1在试验机摆锤运动的平面内，严禁站人，以防因摆锤运动或击断的试样飞出伤人。2未经许可，不准随便搬动摆锤和控制手柄。3在装置冲击试样时，应将摆锤用支持架支住。切不可将摆锤抬高到预备位置，以防摆锤偶然落下时造成严重事故。4当手柄在“预备”位置，摆锤已抬至预定的高度后，应平衡缓慢地将手放开，并使插销插入摆轴的槽内，以防放手过急而冲断插销。5当试样被冲断而摆锤尚在摆动时，不能将手柄拨回至“预备”位置，以防插销的头部与摆轴发生摩擦或插销有可能插入摆轴的槽内而被冲断。六、实验报告根据实

12、验记录，填写下表。实验三 铁碳合金平衡组织的显微分析一、实验目的1.认识铁碳合金平衡组织的特征，初步识别各种铁碳合金在平衡状态下的显微组织。2.分析碳钢中碳的质量分数与平衡组织之间的关系。3.巩固平衡状态下碳钢的成分、组织、性能之间关系的认识。二、实验概述在室温下铁碳合金的基本相为铁素体与渗碳体，不同碳的质量分数合金，在组织上差异仅是这两个基本相的相对量、形态及分布不同。三、实验设备及试样1 金相显微镜。2 铁碳合金平衡状态金相试样一套。四、实验方法与步骤1 认真观察各种材料的显微组织，识别各显微组织的特征。2在显微镜下选择各种材料的显微组织的典型区域，并根据组织特征，绘出其显微组织示意图。五

13、、实验报告实验记录与整理实验四 碳钢的热处理一、实验目的1.了解普通热处理 （退火、正火、淬火、回火）的方法。2.分析碳钢在热处理时，加热温度、冷却速度及回火温度对其组织与硬度的影响。二、实验概述钢的热处理是指将钢在固态施以不同的加热、保温与冷却，以改变其组织性能的一种工艺。普通热处理的有退火、正火、淬火、回火等。碳钢热处理工工艺：1 加热温度碳钢普通热处理的加热温度，原则上可按表4-1选定。但生产中，应根据工件实际情况作适当调整。表4-1 碳钢普通热处理的加热温度方 法加热温度，应用范围淬火Ac3+（3050）亚共析钢Ac1+（3050）共析钢、过共析钢回火低温150250切削刃具、量具、冷

14、冲模具、高硬度零件等中温350500弹簧、中等硬度零件等高温500650齿轮、轴、连杆等要求综合力学性能的零件2 加热时间热处理的加热时间与钢的成分、原始组织、工件的尺寸与形状、使用的加热设备与装炉方式及热处理方法等许多因素有关，经验公式：t=·D式中：t加热时间（min） 加热系数（min/mm）D工件有效厚度（mm）。 当碳钢工件的有效厚D50mm，在800960箱式炉中加热时，=11.2(min/mm)。回火的保温时间，要保证工件热透并使组织充分转变。组织转变时间一般不大于0.5h，但热透时间随回火温度、工件有效厚度、装炉量及加热方式而异。生产中，一般为13h。实验室时，可用0

15、.5h。3 冷却方式淬火时，碳钢用水作为冷却介质，合金钢常用油作为冷却介质。三、实验设备、用品及试样（一）实验设备1实验用箱式电阻加热炉（附测温控温装置）。2 洛氏硬度计。（二）实验用品1 淬火水槽（盛810NaCl小溶液）。2 淬火油槽（盛矿物油或变压器油）。3 夹钳、砂纸、游标卡尺四、实验步骤与方法1 将学生分组领取实验试样。2决定T10钢、45钢的淬火加热温度与保温时间。调整好控温装置，并将T10钢、45钢放入已升到加热温度的电炉是进行加热、保温，然后取出在水中冷却，然后测定淬火后硬度，并作好记录。2 将淬火钢进行低、中、高温回火，并作好记录五、实验注意事项1淬火冷却时，试样要用夹钳夹紧

16、，动作迅速，并要在冷却介质中不断搅动。2测量硬度前，必须用砂纸将试样表面的氧化皮去除并磨光。3 热处理时注意事项（1）在取放试样时，应切断电炉的电源。（2）炉门开、关要快。炉门打开的时间不能过长，以免炉温下降和损害炉膛的耐火材料与电阻丝的寿命。（3）在炉中取放试样时，夹钳应擦干，不能沾有水或油。（4）在炉中取放试样时，操作者应戴上手套，以防烧伤。六、实验报告（一）实验数据记录与整理（二）分析结果实验五 刀具几何角度测量车刀几何角度测量一、实验目的1掌握车刀测角仪的使用方法。2通过测量车刀角度，加深理解车刀标注参考系的组成平面及车刀标注角度的定义。二、实验装置1车刀测角仪2高速钢外圆车刀三、实验

17、方法1车刀测角仪介绍车刀测角仪的结构如图一所示。它主要由平台、立柱、开降螺母、定位块、导向键、指示片、刻度盘A、刻度盘B及刻度盘C组成。转动刻度盘A就可将指示片调整到所要求的测量平面位置，然后利用指示片的测量刃口（侧刀口、下刀口）使其与车刀前刀面或后刀面贴合，即可在刻度盘C上读得所测角度值。当需要测量法剖面内的角度时，则可利用转动刻度盘B使指示片的测量平面倾斜所需刃倾角数值。转动升降螺母可以调节指示片的高低位置。移动定位块可以调整车刀位置。2车刀角度测量方法测量车刀角度时，刀具放在测角仪的平台（即基面）上，紧定位块。假定进给方向，确定出主、副切削刃及刀面的位置，然后按下列步骤进行测量。现以测量

18、主切削刃的角度为例。1测量主偏角K先将刻度盘B、C调整至零位，使指示片的测量平面与平台表面相垂直，通过调整升降母使其高度适当，然后转动刻度盘A使指示片的一侧面现车刀主切削刃巾合。在此过程中，可变换定位块的位置，使车刀前后移动，直到其主切削刃和指示片侧贴合。见图二。此时，刻度盘A左侧刻线所对的读数即为主偏角K的数值。2测量刃倾角s根据刀具参考平面的定义，这时指示所在的测量平面就是车刀的切削平面，通过调整指示片的高低位置，并转动批示片，使其下刃口与车刀主切削刃贴合，此时刻度盘C上的读数即为刃倾角s的数值。请注意s的正、负。3测量主前角o、主后角o根据主前角和主后角的定义，它们必须在主剖面内测量，而

19、主剖面和切削平面相差90º，故只要将刻度盘A再转动90º，如图中虚线位置所示，这时指示片所在的测量平面就是车刀的主剖面。变换定位块位置，并转动指示片，使其下刀口与前刀面贴合，刻度盘C上的读数即为主前角o的数值；再使其侧刀口与后刀面贴合，刻度盘C上的读数即为主后角o的读数。4法前角n的测量主剖面和法剖面相夹刃倾角s，所以我们只要在上面的位置基础上根据刃倾角s的正、负转动刻度盘B s角度（正刃倾角逆时针转向，负刃倾角顺时针转向），然后使指示的下刀口和前刀面贴合，侧刀口和后刀面贴合即可分别测出法前角n和法后角n。至于副切削刃上的角度测量方法与测量主切削刃角度类似。五、实验报告实验

20、六 机床的组成、运动、刀具一、实验目的通过教师演示各种机床，使学生了解各种机床的功用，切削运动和所用刀具。二、实验内容1 了解车床、刨床、铣床、磨床、钻床、滚齿机等机床的组成、运动、刀具。2 了解铣床分度头的分度原理。三、思考题1车床、铣床、磨床的切削功用、切削运动。2平面加工、外圆加工、内圆加工分别选择何种机床？实验报告实验一 硬度试验班级 姓名 学号 实验日期： 指导教师一、 实验目的二、 实验装置三、实验结果1.根据选用的试验规范和记录数据,填写下表。（1）布氏硬度项目试验材料试 验 规 范实 验 结 果钢球直径D，mm载荷P(N)P/D2载荷停留时间，s第一次第二次平均硬度值HB压痕直径d,mm硬度值HB压痕直径d,mm硬度值HB（2）洛氏硬度 项目试验