硬度试验、拉伸试验

实验一金属材料硬度测定实验一、 实验目的1、 了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。2、 学会正确使用硬度计。二、 实验器材HB-3000型布氏硬度计、HR-150A型洛氏硬度计、读数放大、硬度试块若干、试样若干。三、 实验原理布氏硬度实验的基本原理:用载荷P把直径为D的淬火钢球压人试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测量钢球在试样表面上所压出的压痕直径d，从而计算出压痕球面积A，然后再计算出单位面积所受的力(P/A值)，用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号HB表示。洛氏硬度实验的基本原理：洛氏硬度试验是用特殊的压头(金刚石压头或钢球压头)在先后施加的两个载荷(预载荷和总载荷)的作用下压入金属表面来进行的。总载荷P为预载荷P0和主要载荷P1之和，即P=P0+P1。洛氏硬度值是施加总载荷P并卸除主载荷P1引起的残余压入深度e来计算。h0表示在预载荷P0作用下，压头压入被试材料的深度；％表示施加总载荷P并卸除主载荷P1，但仍保留预载荷P0时，压头压入被试材料的深度。深度差e=h1+h0，该值用来表示被测材料硬度的高低。在实际应用中，测量时可直接由硬度计表盘读出，表盘上有红、黑两种刻度，红线刻度的30和黑线刻度的0相重合。四、 实验步骤1、 布氏硬度试验测定安装压头与试台按表1(略)选择压头，并用无酸汽油清洗其球上附沾的防锈油，用棉花或质地柔软的纱布擦拭干净，装入主轴衬套内，旋紧紧定螺钉使其轻轻压于压头固定杆之扁平处，然后将试台安装在丝杠上。再将试样平稳、密合地安放在试台上。此时旋动手轮，使试台缓慢上升，试样与压头接触直至手轮与螺母产生相对滑动，最后将压头紧定螺钉压紧于固定杆之扁平处。选择实验力选择实验力。选择实验力保持时间实验力保持时间按表1选好，然后将固定螺钉松开，把圆盘内的弹簧定位器旋转到所需时间位置上。固定螺钉松开的程度应能保证圆盘做自由回转即可。正式实验以上准备工作就绪以后，首先打开电源开关，接通电源，此时电源指示灯亮。然后启动按钮开关，立即做好拧紧固定螺钉的准备，在保荷指示灯燃亮的同时迅速拧紧，使圆盘随曲柄一起回直至自动反向和停止转动为止。从保荷指示灯燃亮到熄灭为实验力保持时间。检验并确定实验结果实验结束后，转动手轮，取下试样，用随机所带的读数显微镜测量试样表面的压痕直径，将测得结果查表2(略)得出试样硬度值。读数显微镜应采用中午自然光线为适宜。2、 洛氏硬度试验测定(1)实验前的准备工作：转动载荷变换手把，使所选用的实验力对准红点(注意变换实验力时，卸荷手柄必须处于卸荷状态)。然后安装好压头。安装压头时应注意消除压头与主轴端面的间隙。消除方法是：装上压头，并用螺钉轻轻固定，然后将标准块或试件放置于工作台上，旋转手轮加上初实验力，拉动手柄使主实验力加于压头上，再将螺钉拧紧，即可消除压头与主轴端面间的间隙。（2）实验程序将丝杠顶面及被选用的工作台上下端面擦干净，将工作台置于丝杠上。将试件支撑面擦干净，放置于工作台上，旋转手轮是工作台缓慢上升，并顶起压头，到小指针指着红点，大指针旋转三圈垂直向上为止（允许相差±5个刻度，若超过5个刻度，此点应作废，重新实验）旋转指示器外壳，使B、C之间长刻度线与大指针对正（顺时针或逆时针旋转即可）。拉动加荷手柄，施加主实验力，这时指示器的大指针按逆时针方向转动。当指示器的指针转动显著停顿下来后，即可将卸荷手柄推回，卸除主实验力。注意，主实验力的施加与卸除，均需缓慢进行。从指示器上相应的标尺读数：采用金刚石压头做实验时，按表盘外圈的黑字读数，采用球压头做实验时，按表盘内圈的红字读数。旋转手轮使试件下降，再移动试件，按以上②■⑥过程进行新的实验。硬度值应在不同位置量测至少五次，求其平均硬度值。五、思考题铸铁等组织粗大的材料为什么要用布氏硬度测量法？实验二低碳钢的拉伸实验―、实验目的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。测定低碳钢的屈服极限。s，强度极限。b，断后伸长率&和断面收缩率W。测定铸铁的强度极限。b。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、 实验设备与试样液压万能材料实验机、游标卡尺三、 实验的基本原理拉伸实验是用来测试材料在静止状态承受荷重或受到缓慢增加的载荷时的抵抗能力，将试样的两端夹持于试验机之上下夹头中，加载荷于试样两端，则试样会逐渐伸长。继续慢慢增加荷重，而把对应每一荷重的伸长纪录下来，可得荷重一伸长曲线图，即以应力为y轴，应变为x轴，可以画出应力一应变曲线图，进而得之各材料的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率等。四、 实验步骤1、 试件准备先用游标卡尺测量试件中间等直杆两端及中间这三个横截面处的直径：在每一横截面内沿互相垂直方向各测量一次并取平均值。用所测得的三个平均值中最小的值作为试件的初始直径d0，并按d0计算试件的初始横截面面积A0。再根据试件的初始直径d0计算试件的标距10,并用游标卡尺在试件中部等直杆段内量取试件标距10,用刻线器将标距长度分为十等份。2、 试验机准备熟悉万能试验机的操作规程，估计拉伸试验所需的最大载荷Pb，并根据Pb值选定试验机的测力度盘（Pb值在测力度盘40%-80%范围内较宜）。调整测力指针对准零点，并使从动针与之靠拢，同时调整好自动绘图装置。3、 试件安装先将试件安装在试验机的夹头内，再移动下夹头到适当位置，并把试件下端夹紧。4、 检查及试机检查以上准备情况。然后开动试验机，加少量载荷（勿使应力超过比例极限）检查试验机和绘图装置工作是否正常，然后卸载。5、 进行试验开动试验机以慢速均匀加载，注意观察测力指针的转动、自动绘图情况及试件在拉伸过程中的各种现象。当测力指针不动或倒退时，说明材料开始屈服，测力指针停止转动时的恒定值或第一次回转的最小值即屈服载荷Ps。当测力指针和从动指针再次分离时，试件开始颈缩，直至最后被拉断。测力指针回到零点，而从动指针则