实验报告福利第一季

1、- - -实验一系列缺口试样静拉伸实验及断口形貌观察1.实验目的了解材料在硬性应力状态和应力集中情况下的脆性趋向。了解试样缺口几何形状对拉伸应力应变曲线、材料强度、塑性以及断口形貌的影响。实验设备及试样2.1设备和仪器1)材料拉伸试验机2)测量显微镜3)游标卡尺2.2试样试样材料为45钢，正火处理。试样采用比例长试样。按图1.1所示形状加工成具有不同缺口形状的缺口拉伸试样和光滑拉伸试样。3.实验步骤了解拉伸试验机的结构和原理，掌握操作方法。将各拉伸试样进行编号放置，以便后续实验测试数据对应。3.3用游标卡尺分别测定各试样测试部位内最小直径d0,并填入实验记录表(见附表)。3.4分别标定各试样标

2、距l0=100mm。对缺口拉伸试样，缺口部位应包括在标距内。3.5分别安装试样在试验机上进行拉伸实验加载。在实验中，拉伸速度应为10-30n/mm2s，加载必须平稳而无冲击。记录拉伸最大载荷pb值，同时由试验机自动绘出放大倍数n不低于50倍的拉力-伸长曲线p-l。36屈服载荷ps的测定。在本实验中采用规定残余伸长应力的测定方法。在拉力-伸长曲线p-l上,自弹性直线段与伸长坐标轴的交点起确定一等于0.2%.10.n规定残余伸长的点，再从该点作弹性直线段的平行线与拉伸曲线交于另一点，对应于另一点的载荷即为屈服载荷ps。s3.7拉伸断裂载荷pk的测定。根据拉力-伸长曲线p-l上的断裂点所对应的载荷确

3、定。38试样拉伸后标距lk的测定。将拉断后试样的两截紧密对接起来,k尽量使轴线处于一条直线上，用游标卡尺测量拉伸后的标距长度值lkk（沿圆周方向间隔90的两个位置测量，取算术平均值）。若断口处有缝隙，则此缝隙也应计入拉断后的标距长度内。39试样断裂最小直径必的测定。取断后的一截试样，再读数显微k镜下测量最小直径dk之值（沿圆周方向间隔90的两个位置测量，k取算术平均值）。对光滑试样，可取断后带有剪切唇的一截试样，用游标卡尺测量颈缩后最小直径dk之值。k310对比观察各种试样的端口，也可以在10倍放大下观察，鉴别断口区域。在读数显微镜下估测纤维区的面积。图1.1系列拉伸试样示意图- - - -4

4、.实验报告简述拉伸实验原理及应力集中的应力状态。4.2按相同放大比例在同一坐标系中绘制出各试样的应力-应变0-8曲线。4.3计算各试样的强度指标：屈服强度o02、抗拉强度、断裂真0.2b实应力Sk和塑性指标：伸长率8、断面收缩率屮以及各试样缺口敏感性指标NSR。填写入拉伸实验记录表（见附表-1）。4.4计算出纤维区所占断口总面积的百分数，并绘出宏观断口形貌示意图。5.分析思考5.1分析本实验中各试样缺口的敏感性变化。答：1号到6号试样，a值不断减小，抗拉强度升高，缺口敏感度逐升高。5.2分析缺口尖锐程度对应力-应变問曲线、强度、塑性及断口形貌的影响。答：尖锐程度越大，应力-应变曲曲线的形状越与

5、高碳钢的曲曲线接近，强度越大，塑性越差，断口表面纤维区越小，发射区越大。实验数据记录附表-1系列缺口试样静拉伸实验数据记录表试样材料45钢正火实验温度18C实验设备材料拉伸试验机时间项目试样编号123456原始数据a()d0(mm)8.989.029.009.009.029.12最大拉力（KN）43.33646.94749.88154.88262.694dk(mm)6.286.486.887.807.868.4lk(mm)118.64103.00102.96102.50103.54101.40计算数据屈服强度（MPa）393.2455.71463.93537.76619.64抗拉强度（MPa）

6、684.24751.26784.08862.69981.12914.098(%)18.42,792.552.31.180.8屮（）51.0947.2341.5634.8924.0715.17NSR1.001.101.161.261.431.33宏观断口断口示意图纤维区面积的百分数实验二硬度测定实验1.实验目的掌握布氏、洛氏、维氏、显微维氏和肖氏硬度的试验原理、测定方法及其应用。了解布氏、洛氏、维氏、显微维氏和肖氏硬度计的构造及使用。感性验证认识：微观硬度与宏观硬度的关系；硬度与抗拉强度的近似关系。2.实验设备、仪器及材料2.1设备仪器（1）显微维氏硬度计（2）布式氏硬度计（3）洛氏硬度计（4）

7、读数测量显微镜2.2材料1.A3钢正火2.45钢正火3。A3钢退火实验原理及适用范围3.1布氏硬度测试实验(BrinellHardness)311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2.5),经规定保持时间t(s)后卸除试验力，试样表面将残留压痕。求得单位压痕球形表面积上的试验力就是布氏硬度值，用HB表示，其计算公式为：”_0.102F_0.204FlB-A代D(D-*D2-d2)其中A压痕球形面积(mm2);d压痕平均直径(mm);312适用范围：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

8、硬度测试。国家标准GB6270-86金属布氏硬度试验法，范围：450HB(650HB)，HBS表示用淬火钢球，适用于硬度值在450以下的材料，HBW表示用钨合金钢球，适用于硬度值在450以上的材料。图2.5布氏硬度实验原理图3.2洛氏硬度测试实验(RockwellHardness)3.2.1洛氏硬度试验原理：在先后两次施加负荷(预负荷F0和主负荷行）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二F+F）保持一定的时间，01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，如图2.6所示。e值越

9、大金属的硬度越低，反之则硬度越高。洛氏硬度值用HR表示，并在符号后面注以所常用标尺A、B、C等。洛氏硬度试验常用标尺所对应的压头、负荷硬度计算公式及应用见表2-1100j/试样表于丫基缆100Y二HRC/图2.6洛氏硬度实验原理图表2-1洛氏硬度常用标尺所对应的压头、负荷、计算及应用举例标尺压头预负荷/N总负荷/N硬度值计算公式应用举例A金刚石圆锥角120顶端球面半径0.2mm98588eHR=100-2硬质合金、渗碳钢C1471淬火钢、调质钢、硬铸铁B直径1.588mm的钢球98980eHR二1302软钢，铝合金、铜合金、可锻铸铁备注：e的单位为问。适用范围：洛氏硬度试验主要用于室温下金属材

10、料热处理后的产品硬度测试，测量范围为2067HRC；6085HRA；25100HRB，测试标准为GB/T230-91金属洛氏硬度试验方法3.3显微维氏硬度测试实验3.3.1试验原理：以一相对两面夹角为136的金刚石正四棱锥形压头，在一定的微小负荷作用下，压入试样表面，经规定的保荷时间卸除负荷后，计量残留压痕两对角线长度（如图2.8）、并由此求出平均值。计算出单位残留压痕表面积上试验负荷值即为显微维氏硬度值。显微维氏硬度值用HV表示，其计算公式同维氏硬度的计算公式。适用范围:显微维氏硬度试验主要用于在室温下测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。适用测量范围为82000HV,测量标准为GB/T

11、4342-91金属显微硬度试验方法实验方法及结果处理布氏硬度测试实验：4.1.1试验条件（1）试样表面应制成光滑的平面，表面粗糙度不大于0.8。实验面的制备方式应与材料和试验条件相适应。（2）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。3）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2-3选择。表2-3压头直径、负荷大小与保荷时间的确定材料布氏硬度值试样厚度负荷F与压头直径D的压头直径负荷F范围（HB）/mm关系/mm/N6-310.029420140-6504-20.102F“5.07355onJU60.102F“10.09

12、8071406-31n5.02452丄UD21304-25.07355auD222.518399-30.102F“10.0980736-1306-31Q5.02452丄UD2610.024528-356-30.102F小5.06132.53D22.5153黑色金属有色金属4.1.2试验方法及数据处理试验时，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。实验硬度小于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：0.2DVdV0.6D。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

13、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。(4)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。洛氏硬度测试实验4.2.1试验条件(1)试样应制成光滑的表面，其表面粗糙度不大于0.8(2)弯曲表面的试样，当实验面的曲率半径小于20mm时，硬度值必须给与修正。试样应具有一定的厚度，必须使压痕不致在试样支承面上引起任何可见的变形。其最小厚度应大于卸除主负荷后压头压入深度的10倍。4.2.2试验方法及数据处理施加预负荷，试样应向上移动至预负荷全部加上为止，如指示器超过硬度计说明书规定的标志时，则应卸除预负荷重新

14、选点实验。施加主负荷时，加荷压入时间为48s，总负荷保持时间为225s；具体由加荷后随时间变形的程度而定。主负荷应于2s内平稳卸除，并立即从刻度盘相应的标尺上读数，读数精度应为0.2HR。(4)试样上两相邻压痕中心及压痕中心至试样边缘的距离应不小于压痕直径的三倍。(5)每次更换压头、载样台或支座后的最初两次试验结果不予采用。4.4显微维氏硬度测试实验4.4.1试验条件试样的试验表面必须光滑，其表面粗糙度不大于0.2。一般将试样经抛光处理。试样的最小厚度应大于压痕对角线长度的1.5倍；对于铜、铝等软金属应为3倍。4.4.2试验方法及数据处理（1）试样应平稳地安置在载样台上，试验时不得产生任何位移

15、和振动。（2）加载时应平稳而缓慢，加载速度为5060Am/So对于在硬度试验时塑性行为与时间无关的式样（钢铁材料、强度较高的有色金属），保荷时间为1015s；对于试验时塑性行为与时间有关的试样,保荷时间至少为30so（3）两相邻压痕中心及压痕中心到试样边缘的距离不应小于压痕对角线的2倍。（4）压痕对角线长度计量精度的允许误差应不大于对角线长度的1o实验内容及步骤了解各种硬度计的构造、作用原理、使用方法、操作规程和安全注意事项。5.2对各种试样选择合适的实验方法和仪器，确定试验条件。根据试验和试样条件选择压头和载荷。5.3用布氏硬度计测A3钢正火材料5.4用洛氏硬度计测45钢淬火材料5.5用显微

16、维式硬度计测A3钢退火材料中的珠光体和铁素体。在显微维氏硬度计上，确定相应负荷和保荷时间等参数后，分别在铁素体和珠光体组织上打上压痕，然后测量压痕对角线长度，再通过公式计算或查表得到显微维氏硬度值。6.实验报告简述各种硬度的试验原理、优缺点及应用。将各试验数据填入实验记录表中。各种硬度实验记录表如下附表-2：7.分析思考根据不同硬度换算表对比不同组织与硬度的关系。答：根据表格，珠光体的硬度比铁素体高。分析用布氏硬度试验方法能否直接测试成品或较薄的工件。答：因为布氏硬度的测量方法会在测量表面造成一损伤，影响成品的外观，薄壁件来说，由于压痕深的原因，这里会出现应力集中实验数据记录附表-2试样编号1

17、23材料A3钢45钢A3钢处理工艺正火淬火正火对热处理后的三个试样，分别进行磨制扌抛光等处理。3号钢用冃硝酸酒精腐蚀硬度测试结果数据试样编号测试方法硬度值平均值1HB124.70127.07125.60125.792HRC59.558.56059.33显微维式珠光体146.0214.3180.2铁素体105.8134.1119.95- - -实验三弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定1实验目的掌握低温下金属冲击韧性测定的操作方法。了解温度对金属冲击韧性的影响及确定脆性转变温度T的k方法。2实验设备及试样2.1设备、仪器（1）摆锤式冲击试验机（2）冷却装置（广口保温瓶、冷却介质为酒精加液氮）2.2试样

18、试样为GB/T229T994规定10X10标准夏氏V型缺口试样,如图3.1所示。材料为45号钢。停+|曲Irlmng图3.110X10标准夏氏V型缺口试样3实验原理将不同温度的试样水平放置在试验机支座上（缺口位于冲击相背方向），用有一定高度斗和一定质量m的摆锤（即其具有一定位能mgH）在相对零位能处冲断试样，摆锤剩余能量为mgH2,则测得摆锤冲断各不同温度试样失去的位能，即为试样变形和断裂所消耗的冲击吸收功Ak，从而反映温度对金属材料kv的冲击韧性的影响。4.实验步骤4.1制备低温介质。其温度应比实验温度低3C,以补偿试样从取出到冲断时温度的回升。实验温度遵照GB2106-80和GB4159-

19、84技术标准规定，为室温到-75C范围内的六种温度。4.2冷却试样。试样放入低温介质后，保温时间不应少于15分钟。检查试验机，校正指针的零点位置。4.4安装低温试样。用特制夹子将试样自保温瓶取出放置到冲击试验机支座上，要求动作迅速准确。（事先可以多次练习以达到要求）4.5进行冲击试验。4.6冲完后立即读取，记录冲击功Ak值，将指针拨回零位。kv4.7找回冲断试样，观察截面断口上各区，并估算各区的面积比。5实验注意事项谨防人身安全事故。参加实验人员一定要集中注意力，保持良好秩序。所有人员不得进入摆锤摆动平面内及规定的危险区域。低温试样冲断后不要立即用手拿，以免冻伤。5.2试样从取出到放置好的时间不得超过5s,若已超出，应放回保温重做。5.3试样放置需紧贴支座，缺口位于支座中心。6.实验报告6.1简述实验原理及实验操作。6.2记录实验数据，并填入如下实验数据记录表3-1。表3-1弯曲冲击实验记录表试样材料20铬钢实验设备摆锤式冲击实验时间温度123平均值116C143.5138.2139140.22-81C5.5444.53-57C12.5141012.174-44C282822265-27C70995875.656-2C107.5128123119.5试验机实验冲击功Ak“6.3作出Akv