《材料力學(xué)性能》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2分析

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1、實(shí)驗(yàn)一金屬材料硬度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解布氏硬度和洛氏硬度的測定方法。2、掌握布氏、洛氏硬度試驗(yàn)計(jì)的基本構(gòu)造和操作方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、布氏硬度的測定布氏硬度的測定在HB-3000型布氏硬度機(jī)上進(jìn)行。（1）實(shí)驗(yàn)原理布氏硬度數(shù)值通過布氏硬度試驗(yàn)測定。布氏硬度試驗(yàn)是指用一定直徑的球體（鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入被測材料或零件表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，通過測量表面壓痕直徑來計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。布氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕球形表面積所得的商。使用淬火鋼球壓頭時(shí)用符號HBS使用硬質(zhì)合金球壓頭時(shí)用符號HBW/計(jì)算公式如下：HBS(HBVV=0.102式中：F一試驗(yàn)力（N

2、D;D1球體直徑（mm;d壓痕平均直徑（mrm。由上式可以看出，當(dāng)F、D一定時(shí)，布氏硬度值僅與壓痕直徑d的大小有關(guān)。所以在測定布氏硬度時(shí)，只要先測得壓痕直徑d,即可根據(jù)d值查有關(guān)表格得出HB值，并不需要進(jìn)行上述計(jì)算。國家標(biāo)準(zhǔn)GB231-1984規(guī)定，在進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)選擇壓頭材料，布氏硬度值在450以下（如灰鑄鐵、有色金屬及經(jīng)退火、正火和調(diào)質(zhì)處理的鋼材等）時(shí)，應(yīng)選用鋼球作壓頭；當(dāng)材料的布氏硬度值在450650時(shí)，則應(yīng)選用硬質(zhì)合金球作壓頭。其次是根據(jù)被測材料種類和試樣厚度，按照表11所示的布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范正確地選擇壓頭直徑D、試3金力F和保持時(shí)間to布氏硬度習(xí)慣上只寫出硬度值而不必注明

3、單位，其標(biāo)注方法是，符號HBSHBW前為硬度值，符號后面按以下順序用數(shù)值表示試驗(yàn)條件：球體直徑、試驗(yàn)力，試驗(yàn)力保持時(shí)間（1075s不標(biāo)注）例如：120HBs10/1000/30,表示直徑10mmiW球在9.80KN（1000kgf）的試驗(yàn)力作用下，保持30s測得的布氏硬度值為120。500HBW5/75Q表示用直徑5mni勺硬質(zhì)合金球在7.35KN（750kgf）試驗(yàn)力作用下，保持1075s測得的布氏硬度值為500。布氏硬度值的測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)，常用于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)處理后的零件以及灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等毛坯或半成品(2)操作前的準(zhǔn)備工作a.選定壓頭擦拭干凈，

4、裝入主軸襯套中；b.選定載荷，加上相應(yīng)的祛碼；c.確定持續(xù)時(shí)間，把圓盤上的時(shí)間定位器(紅色指示點(diǎn))轉(zhuǎn)到與持續(xù)時(shí)間相符的位置上。(3)操作順序a.接通電源，打開指示燈；b.將試樣放在工作臺上，順時(shí)針轉(zhuǎn)動手輪，使壓頭壓向試樣表面直至手輪打滑為止；c.按動加載按鈕，即加載開始，當(dāng)達(dá)到所要求的持續(xù)時(shí)間后，圓盤轉(zhuǎn)動即自行停止，爾后自動卸載；d.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動手輪降下工作臺，取下式樣用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕直徑d值，查表即得出HB值。2、洛氏硬度的測定洛氏硬度的測定在HR-150A型洛氏硬度機(jī)上進(jìn)行。(1)實(shí)驗(yàn)原理洛氏硬度試驗(yàn)是在初始試驗(yàn)力F0及總試驗(yàn)力F1的先后作用下，將壓頭(金剛石圓錐或鋼球)壓入被測材料或零

5、件表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，用測量的殘余壓痕深度增量計(jì)算硬度值的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。實(shí)際測定時(shí)，試件的洛氏硬度值由硬度計(jì)的表盤上直接讀出，材料越硬，則表盤上示值越大。為了便于用洛氏硬度計(jì)測定從軟到硬較大范圍的材料硬度，根據(jù)被測試對象的不同，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T230-1991規(guī)定可采用不同類型壓頭、試驗(yàn)力及硬度公式，組合成為不同的洛氏硬度標(biāo)尺?，F(xiàn)將常用的三種洛氏硬度標(biāo)尺的硬度符號、試驗(yàn)規(guī)范列于表1,以供參考。表1常用洛氏硬度試驗(yàn)規(guī)范(摘自GB/T230-1991)洛氏硬度標(biāo)尺硬度符號測量范圍初試驗(yàn)力F0/N主試驗(yàn)力F1/N總試驗(yàn)力F/N壓頭類型應(yīng)用舉例AHRA208898.07490

6、.3588.4金剛石圓錐硬質(zhì)合金表面淬火層滲碳層等BHRB2010098.07882.6980.71.5875mm鋼球有色金屬退火鋼正火鋼CHRC207098.0713731471金剛石圓錐調(diào)質(zhì)鋼淬火鋼等以上三種常用洛氏硬度中，以HRC應(yīng)用最多，一般經(jīng)過淬火處理的零件和工具都用他測試硬度。洛氏硬度測定簡單，方便快捷，可直接從表盤上讀出硬度數(shù)值，壓痕小，多用來測較硬材料的硬度或成品零件硬度；測試范圍大，能測較薄零件的硬度。但由于壓痕小，測定結(jié)果波動較大，穩(wěn)定性較差，故需測試三點(diǎn)，取其算術(shù)平均值，一般不適宜測試組織不均勻的材料。(2)操作順序a.選擇壓頭和載荷，并將壓頭裝入實(shí)驗(yàn)機(jī)；b.試樣放在式樣

7、臺上，順時(shí)針轉(zhuǎn)動手輪，使試樣與壓頭緩慢接觸，直到表盤小指針指至“0”為止，此時(shí)已預(yù)加載荷10kg,然后將表盤大指針調(diào)至零點(diǎn)；c.按動按鈕，加主載荷。當(dāng)表盤中大指針反向旋轉(zhuǎn)若干格并停止時(shí)，保持3-4秒再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖柄，直到自鎖為止，即卸除主載荷。此時(shí)大指針退回若干格。指針?biāo)傅奈恢脼槁迨嫌捕戎?，HRAHRC讀外圈黑刻度，HRB賣內(nèi)圈紅刻度。d.逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，取出試樣，測試完畢。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備器材1、布氏硬度機(jī)洛氏硬度機(jī)2、讀數(shù)放大鏡3、試樣：45鋼正火態(tài)30X10T10鋼淬火態(tài)30X10四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、要求試樣表面平整，兩端平行，用砂紙去氧化皮和油污。2、洛氏硬度機(jī)金剛石壓頭屬貴重物件，質(zhì)硬

8、而脆，嚴(yán)禁碰擊。3、加載時(shí)細(xì)心操作，以免損壞機(jī)件。實(shí)驗(yàn)二金屬材料沖擊實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解沖擊韌性的含義；(2)測定鋼材的沖擊韌性；二、實(shí)驗(yàn)原理概述材料在沖擊載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，稱為材料的沖擊韌性。用實(shí)驗(yàn)方法測定材料的沖擊韌性時(shí)，是把材料制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，置于能實(shí)施打擊能量的沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的，并用折斷試樣的沖擊吸收功來衡量。沖擊試驗(yàn)機(jī)由擺錘、機(jī)身、支座、度盤、指針等幾部分組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將帶有缺口的受彎試樣安放于試驗(yàn)機(jī)的支座上，舉起擺錘使它自由下落將試樣沖斷。若擺錘質(zhì)量為G,沖擊中擺錘的質(zhì)心高度由Hi變?yōu)镠2,勢能的變化為G(H1-H2),它等于沖斷試樣所消耗的

9、功，即沖擊中試樣所吸收的功為Ak=G(H1-H2)圖1沖擊韌性試驗(yàn)原理圖Ak可由指針指示的位置從度盤上讀出。Ak值越大，表明材料的抗沖擊性能越好。Ak值是一個(gè)綜合性的參數(shù)，不能直接用于設(shè)計(jì)，但可作為抗沖擊構(gòu)件選擇材料的重要指標(biāo)。沖擊試驗(yàn)的主要用途：(1)評價(jià)材料對大能量一次沖擊載荷下破壞的缺口敏感性；(2)檢查和控制材料的冶金質(zhì)量和熱加工質(zhì)量；材料的內(nèi)部缺陷和晶粒大小對Ak值有明顯影響，因此可用沖擊實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)材料質(zhì)量，判定熱加工和熱處理工藝質(zhì)量。(3)評定材料在高、低溫條件下的韌脆轉(zhuǎn)變特性。沖擊過程所消耗的能量，除大部分為試樣斷裂所吸收外，還有一小部分消耗于機(jī)座振動等方面，只因這部分能量相對較

10、小，一般可以忽略。但它卻隨著實(shí)驗(yàn)初始能量的增大而加大，故對Ak值原本就較小的脆性材料，宜選用沖擊能量較小的試驗(yàn)機(jī)。三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)實(shí)驗(yàn)用材料：45鋼淬火、45鋼正火、HT150沖擊試樣要求：沖擊韌性Ak的數(shù)值與試樣的尺寸、缺口形狀和支承方式有關(guān)。為便于比較，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩種形式的試樣：U型缺口試樣；V型缺口試樣。圖2U型缺口試沖擊時(shí)，由于試樣缺口根部形幽儂wn映琲陋革多的能量，缺口的深度、曲率半徑及角度的大小都對試樣的沖擊吸收功有影響。為保證尺寸準(zhǔn)確，缺口應(yīng)采用銑削、磨削加工，要求缺口底部光滑，無平行于缺口軸線的刻痕。試樣的制備亦應(yīng)避免由于加工硬化或過熱而影響其沖擊性能。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)

11、容與步驟(1) 檢查試樣的形狀、尺寸及缺口質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求；(2) 空打試驗(yàn)：舉起擺錘，試驗(yàn)機(jī)上不放置試樣，然后釋放擺錘空打，調(diào)整指針回零；(3) 用專用對中塊，使試樣貼緊支座安放，缺口處于受拉面，并使缺口對稱面位于兩支座對稱面上；(4) 將擺錘舉高掛穩(wěn)后，擺錘下落沖斷試樣。待擺錘回落至最低位置時(shí)，進(jìn)行制動，記錄度盤的指示值。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：(1) 在擺錘擺動范圍內(nèi)，不得有任何人員活動或放置障礙物，以確保安全。(2) 不帶保險(xiǎn)銷的機(jī)動沖擊試驗(yàn)機(jī)或手動沖擊試驗(yàn)機(jī)，在安裝試樣前，最好先把擺錘用木塊擱置在支座上，試樣安裝完畢再舉擺。(3) 手動沖擊試驗(yàn)機(jī)當(dāng)擺錘舉到需要高度時(shí)，可聽到銷釘鎖住的聲音

12、，為避免沖斷銷釘應(yīng)輕輕放擺，在銷釘未鎖住前切勿放手。擺錘下落尚未沖斷試樣前，不應(yīng)將控制桿推向制動位置。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1) 沖擊試樣材料種類、試樣尺寸及類型、試驗(yàn)機(jī)型號及打擊能量；(2) 標(biāo)注每次試驗(yàn)的沖擊吸收功，畫圖示意沖斷試樣的斷口宏觀形貌。(3) 分析影響沖擊性能測定的主要因素。古今名言敏而好學(xué)，不恥下問一一孔子業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨一一韓愈興于詩，立于禮，成于樂一一孔子己所不欲，勿施于人一一孔子讀書破萬卷，下筆如有神一一杜甫讀書有三到，謂心到，眼到，口到一一朱熹立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本一一歐陽修讀萬卷書，行萬里路一一劉彝黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲一一顏真卿書卷多情似

13、故人，晨昏憂樂每相親一一于謙書猶藥也，善讀之可以醫(yī)愚一一劉向莫等閑，白了少年頭，空悲切一一岳飛發(fā)奮識遍天下字，立志讀盡人間書一一蘇軾鳥欲高飛先振翅，人求上進(jìn)先讀書一一李苦禪立志宜思真品格，讀書須盡苦功夫一一阮元非淡泊無以明志，非寧靜無以致遠(yuǎn)一一諸葛亮熟讀唐詩三百首，不會作詩也會吟一一孫洙唐詩三百首序書到用時(shí)方恨少，事非經(jīng)過不知難一一陸游問渠那得清如許，為有源頭活水來一一朱熹舊書不厭百回讀，熟讀精思子自知一一蘇軾書癡者文必工，藝癡者技必良蒲松齡聲明訪問者可將本資料提供的內(nèi)容用于個(gè)人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時(shí)應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律的規(guī)定，不得侵犯本文檔及相關(guān)權(quán)利人的合法權(quán)利。謝謝合作！