2013机械制造基础实验指导书及报告(全)

PAGEPAGE9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。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，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。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0.25D~0.6D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、实验设备及试样金相显微镜。铁碳合金平衡状态金相试样一套。四、实验方法与步骤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、实验报告实验记录与整理实验报告实验一硬度试验班级姓名学号实验日期：指导教师实验目的 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）洛氏硬度项目试验材料试验规范实验结果压头总载荷P（N）硬度标尺第一次第二次第三次平均硬度值2.根据实验测得的硬度值,分析退火状态碳钢的