金屬硬度試驗(yàn)
一,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
(1)了解硬度測(cè)定的基本原理及常用硬度試驗(yàn)法的應(yīng)用范圍.
(2)學(xué)會(huì)正確使用硬度計(jì).
二,實(shí)驗(yàn)說明
1,概述
硬度是指材料抵抗另一較硬的物體壓入表面抵抗塑性變形的一種能力,是重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一.與其它力學(xué)性能相比,硬度實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行,又無損于工件,因此在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用.常用的硬度試驗(yàn)方法有:
布氏硬度試驗(yàn)――主要用于黑色,有色金屬原材料檢驗(yàn),也可用于退火,正火鋼鐵零件的硬度測(cè)定.
洛氏硬度試驗(yàn)——主要用于金屬材料熱處理后產(chǎn)品性能檢驗(yàn).
維氏硬度試驗(yàn)——用于薄板材或金屬表層的硬度測(cè)定,以及較精確的硬度測(cè)定.
顯微硬度試驗(yàn)——主要用于測(cè)定金屬材料的顯微組織組分或相組分的硬度.
2,布氏硬度試堿
(1)原理用載荷P把直徑為D的淬火鋼球壓人試件表面,并保持一定時(shí)間,而后卸除載荷,測(cè)量鋼球在試樣表面上所壓出的壓痕直徑d,從而計(jì)算出壓痕球面積A,然后再計(jì)
算出單位面積所受的力(P/A值),用此數(shù)字表示試件的硬度值,即為布氏硬度,用符號(hào)HB表示.布氏硬度試驗(yàn)原理如圖1
所示.
設(shè)壓痕深度為h,則壓痕的球面積為
A=πDh=πD
試中 P——施加的載荷,kg;
D——壓頭(鋼球)直徑 mm;
A——壓痕面積,mm2;
d——壓痕直徑,mm.
3,洛氏硬度試驗(yàn)
(1)原理:洛氏硬度試驗(yàn)是用特殊的壓頭(金剛石壓頭或鋼球壓頭)在先后施加的兩個(gè)載荷(預(yù)載荷和總載荷)的作用下壓入金屬表面來進(jìn)行的.總載荷P為預(yù)載荷P0和主要載荷P1之和,即
P= P0+ P1
洛氏硬度值是施加總載荷P并卸除主載荷P1引起的殘余壓入深度e來計(jì)算(圖2).圖中h0表示在預(yù)載荷P0作用下,壓頭壓入被試材料的深度;h1表示施加總載荷P并卸除主載荷P1,但仍保留預(yù)載荷P0時(shí),壓頭壓入被試材料的深度.
深度差e= h1+ h0,該值用來表示被測(cè)材料硬度的高低.在實(shí)際應(yīng)用中,為了使硬材料測(cè)出的硬度值比軟材料的硬度值高,并符合一般的習(xí)慣,將被測(cè)材料的硬度值用公式加以適當(dāng)變換,即
HR=K-(h1-h0)/C
試中 K――常數(shù),其值在采用金剛石壓頭時(shí)為0.2,采用鋼球壓頭時(shí)為0.26;
C——常數(shù),代表指示器讀數(shù)盤每一刻度相當(dāng)于壓頭壓入被測(cè)材料的深度,其值為0.002mm;
HR——標(biāo)注洛氏硬度的符號(hào),當(dāng)采用金剛石壓頭及150 kg的總載荷時(shí)應(yīng)標(biāo)注HRC,當(dāng)采用鋼球壓頭及100kg,總載荷試驗(yàn)時(shí),則應(yīng)標(biāo)注HRB.
HR值為一無名數(shù),測(cè)量時(shí)可直接由硬度計(jì)表盤讀出,表盤上有紅、黑兩種刻度,紅線刻度的30和黑線刻度的0相重合,如圖13.4所示.
三,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法指導(dǎo)
(1)布氏硬度試驗(yàn)測(cè)定.
(2)洛氏硬度試驗(yàn)測(cè)定.
(3)試驗(yàn)方法指導(dǎo).
學(xué)生分成若干組,利用備好的硬度試塊或試樣,在硬度計(jì)上測(cè)定其相應(yīng)硬度值,使之學(xué)
會(huì)硬度計(jì)的使用方法.
四,實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備及材料
(1)布氏硬度計(jì)
(2)讀數(shù)放大鏡
(3)洛氏硬度計(jì)
(4)硬度試塊若干
(5)鐵碳合金退火試樣若干(ф20×10mm的工業(yè)純鐵,20,45,60,T8,T12等).
(6)ф20×10mm的 20,45,60,T8,T12鋼退火態(tài),正火態(tài),淬火及回火態(tài)的試樣
. 五,實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
(1)試樣兩端要平行,表面要平整,若有油污或氧化皮,可用砂紙打磨,以免影響測(cè)定.
(2)圓柱形試樣應(yīng)放在帶有"V"形槽的工作臺(tái)上操作,以防試樣滾動(dòng).
(3)加載時(shí)應(yīng)細(xì)心操作,以免損壞壓頭.
(4)測(cè)完硬度值,卸掉載荷后,必須使壓頭完全離開試樣后再取下試樣.
(5)金剛鉆壓頭系貴重物品,資硬而脆,使用時(shí)要小心謹(jǐn)慎,嚴(yán)禁與試樣或其它物件碰撞.
(6)應(yīng)根據(jù)硬度實(shí)驗(yàn)機(jī)的使用范圍,按規(guī)定合理選用不同的載荷和壓頭,超過使用范圍,將不能獲得準(zhǔn)確的硬度值.
六,實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
(1)簡(jiǎn)述布氏和洛氏硬度試驗(yàn)原理.
(2)測(cè)定碳鋼(20、45、60、T8、T12)退火試樣的布氏硬度值(HBS).
(3)測(cè)定碳鋼(45、T8、T12)正火及淬火試樣的洛氏硬度值(HRC).
(4)測(cè)定45鋼調(diào)質(zhì)試樣的洛氏硬度
HR—150型洛氏硬度計(jì)操作規(guī)范
一 使用范圍
試驗(yàn)時(shí)立按下表選用壓頭和總試驗(yàn)力:
刻 度符 號(hào) 壓 頭 總試驗(yàn)力N(kgf) 標(biāo)注硬度 符號(hào) 允許測(cè)量 范圍
B ∮1.588/mm鋼球 980.7(100) HRB 20-100
C 120°金剛石 1471(150) HRC 20-70
A 120°金剛石 588.4(60) HRA 20-88
A標(biāo)尺: 用于測(cè)定硬度超過70HRC的金屬(如碳化鎢,硬質(zhì)合金等), 也可測(cè)定硬的薄板材料以及表面淬硬的材料.
C標(biāo)尺: 用于測(cè)定経過熱處理的鋼制品硬度.
B標(biāo)尺: 用于測(cè)定較軟的或中等硬度的金屬以及未經(jīng)淬硬的鋼制品.
二,主要技術(shù)參數(shù)
1 初試驗(yàn)力………………………….. ………98.07N(10kgf)
2 總試驗(yàn)力…588.4N(60kgf),980.7N(100kgf),1471N(150kgf)
3 指示器刻度………………………….A,C:0-100; B:30-130
4 試件最大高度………………加絲杠保護(hù)套時(shí)為: 100mm
…………..不加絲杠保護(hù)套時(shí)為:179mm
5 圧痕中心至機(jī)壁的距離…………………………….135mm
6 硬度計(jì)外形尺寸………………………466×238×630mm
7 硬度計(jì)凈重…………………………………………….65kg
三,操作使用方法
1 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作
(1) 調(diào)整主試驗(yàn)力的加荷速度:
手柄[16]置于卸荷位置,手把[13]轉(zhuǎn)到1471N的位置, 將35-55HRC的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊放在工作臺(tái)上,旋轉(zhuǎn)手輪[27]使硬度塊頂起主軸[1],加上馭試驗(yàn)力,拉動(dòng)手柄[15]加主試驗(yàn)力,觀察指示表大指針,從開始轉(zhuǎn)動(dòng)到停止的時(shí)間應(yīng)在4~8秒范圍內(nèi),如不符,可轉(zhuǎn)動(dòng)油針[14]進(jìn)行調(diào)整,反復(fù)進(jìn)行,直到合適為止.
(2) 試驗(yàn)力的選擇:
轉(zhuǎn)動(dòng)手把[13]使所選用的試驗(yàn)力對(duì)準(zhǔn)紅點(diǎn),但必須注意變換試驗(yàn)力時(shí),手柄[16]必須置于卸荷狀態(tài)(即后極限位置)
(3) 安裝壓頭:
安裝壓頭時(shí)應(yīng)注意消除壓頭與主軸[1]端面的間隙.消除方法是: 裝上壓頭,并用螺絲釘[28]輕輕固定,然后將標(biāo)準(zhǔn)塊或試驗(yàn)件放在工作臺(tái)上,旋轉(zhuǎn)手輪[27]加上初試驗(yàn)力,拉動(dòng)手柄[15]使主試驗(yàn)力加于壓頭上,再將螺釘[28]擰緊,即可消除主軸與壓頭間的間隙.
2 試驗(yàn)程序
(1) 將絲杠[26]頂面及被選用的工作臺(tái)上下端面擦干凈,將工作臺(tái)置于絲杠[26]上.
(2) 將試件支撐面擦干凈,放在工作臺(tái)上,旋轉(zhuǎn)手輪[27]使工作臺(tái)緩慢上升,并頂起壓頭,到小指針指著紅點(diǎn),大指針旋轉(zhuǎn)三圈垂直向上為止(允許相差±5亇刻度,若超過5亇刻度,則此點(diǎn)應(yīng)作廢,重新試驗(yàn))
(3) 旋轉(zhuǎn)指示器[24]外殼,使C,B之間長(zhǎng)刻線與大指針對(duì)正(順.逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)均可).
(4) 拉動(dòng)加荷手柄[15],施加主試驗(yàn)力,這時(shí)指示器的大指針按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).
(5) 當(dāng)指示器指針的轉(zhuǎn)動(dòng)顯著地停頓下來后,即可將卸荷手柄[16]推回,卸除主試驗(yàn)力. 注意:主試驗(yàn)力的施加與卸除,均需緩慢進(jìn)行.
(6) 從指示器上相應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù): 采用金剛石壓頭試驗(yàn)時(shí),按表盤外圈的黑體字讀取;采用鋼球壓頭試驗(yàn)時(shí),按表盤內(nèi)圈的紅字讀取.
(7) 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使試件下降,再輕輕移動(dòng)試件后,按上述(2)-(6)過程進(jìn)行新的試驗(yàn).
(8) 絲杠保護(hù)套[30]是為了保護(hù)絲杠[26]不受灰塵侵襲而制設(shè)的.當(dāng)硬度計(jì)不使用時(shí)或試件高度小于100mm時(shí),將其套在絲杠外面. 當(dāng)試件高度大于100mm時(shí),必須將其拿掉,以免將工作臺(tái)頂起,造成試驗(yàn)無效.
四 硬度計(jì)的維護(hù)
1 硬度計(jì)長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí),應(yīng)用防塵罩將機(jī)器蓋好.
2 定期在絲杠與手輪的接觸面注入少量縫紉機(jī)油.
3 硬度計(jì)使用前,應(yīng)將絲杠頂面和工作臺(tái)上端面擦凈.
4 如發(fā)現(xiàn)硬度計(jì)示值誤差較大: (1)可拿下工作臺(tái),撿查其與絲杠接觸面是否清潔; (2)撿查絲杠保護(hù)套是否頂起工作臺(tái); (3)撿查壓頭是否損壞.
5 若施加主試驗(yàn)力時(shí),指示器指針開始轉(zhuǎn)動(dòng)很快,然后緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),說明緩沖器內(nèi)機(jī)油太少了,此時(shí)可掀起緩沖器[7]上端的氈墊,緩慢地注入清潔的20#機(jī)油. 同時(shí)多次拉推手柄[15],[16], 使活塞上下移動(dòng)多次, 將緩沖器內(nèi)的空氣全部排除, 直到活塞沉到底時(shí)有油從上面溢出為止.
6 用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊定期撿查硬度塊精確度.
(1) 將工作臺(tái)及標(biāo)準(zhǔn)硬度塊擦干凈, 在硬度塊工作面[有針眼的一面]進(jìn)行試驗(yàn), 決不允許在支承面試驗(yàn).
(2) 若示值誤差較大, 除按夲節(jié)第四項(xiàng)撿查外, 應(yīng)撿查標(biāo)準(zhǔn)硬度塊支承面是否有毛刺, 若有毛刺應(yīng)用油石打光.
(3) 在標(biāo)準(zhǔn)硬度塊不同位置試驗(yàn)時(shí), 硬度塊應(yīng)在工作臺(tái)上拖動(dòng), 而不應(yīng)拿離工作臺(tái)。
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