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1、实训任务名称：硬度测试课程：金属材料基础情境：模块一走进材料项目1金属材料的性能与检测课时：地点：一、 实训任务及目的介绍实训任务：通过教师讲解、现场操作演示、阅读实践与训练工作页等学习，学习如何 进行几种硬度测试，并将测试结果和钢材的其它性能和应用进行比较。掌握布 氏硬度试验和洛氏硬度试验基本原理和操作方法，规范操作养成良好职业习惯。实训目的:1、能正确使用硬度计，掌握布氏硬度和洛氏硬度的测量方法。2、能正确使用硬度计，掌握布氏硬度和洛氏硬度的测量方法二、相关理论知识1 .什么是硬度？物质的硬度可以很容易地用简单的概念来加以定义，例如，很明显粉笔的 硬度比钢要低，可以用触摸或刻痕的方式来鉴别
2、。硬度反应了材料抵抗塑性变 形的能力，这种用相对比较来定量确定硬度的方法是由Mohs首先提出来的。 这种标度法使用刻痕测试法，如果一种物质能够在另一种较软的物质上刻痕， 就认为这种物质比较硬。在下面这个图中，滑石是最软的物质，标度为1,而 钻石能在所有其它物质上刻痕，所以被标度为10。然而，各种各样材料的用途 表明，需要一种更精细的硬度标度方法。这主要是因为在Mohs标度法中，大 多数金属和合金的评级都很接近。2 .如何测试硬度一种测试硬度的方法是用一种材料来挤压(或者刻划)另一种材料，使用 已知大小的力。由于一种材料抵抗变形的能力和它的屈服点和加工硬化的能力 相关，所以这种方法可以测量材料的
3、相对硬度。如果使用象金刚石这样非常硬 的材料作为压头，这样材料的变形就会局限在所检查的范围内。有许多类似的测试方法，它们都利用了这样一个概念，即硬度就是材料抵 抗塑性变形的能力。很明显，在给定的力作用下，凹痕的大小与这种物质的屈 服强度成正比。随着曲率半径的减少，接触应力增加。因而在有应力或负载作用在界面上 的时候，会使一种或两种材料所受到的应力超过它的屈服点。假设材料A的oys远高于材料B,那么材料B就会塑性变形。在接触点上, 应力将很容易超过材料的屈服点，材料将开始塑性流动，压头会进入这种材料 中。所以硬度测试装置由压头和加载装置组成。设想压头为锥形。如果载荷加到这个锥形上，理论上而言，与
4、所测物质接 触的锥形头部受到的应力和锥形头部的半径有关。由于这个半径很小，所以应 力非常大，很容易超过下面这种材料的屈服应力。所以这种被测试的材料将开始塑性变形，而且压头将挤入被测试的材料。 这个过程将持续进行，直到应力低于所测材料的屈服强度。A = F /(oys+ Ao)因此，压头的直径与这种材料的屈服强度成正比，而且如果加工硬化特性 类似的话，两者间应该是线性关系。但是，也可能存在一些相关的问题：压头的头部可能变形；应力作用在压头的表面；摩擦力被忽略。了这是所有硬度测试的基础。可使用各种形状和尺寸的压头，但硬度是由压痕大小与所施加力之间的关 系来衡量的。3种测试钢材硬度的主要方法为：维氏
5、法、布氏法、洛氏法。3、硬度测试试验简介硬度测试能够给出金属材料软硬程度的数量概念。常用的硬度试验方法有:(1)布氏硬度试验布氏硬度试验是用一定直径D的淬火钢球或硬质合金球，在规定的试验载 荷作用下，压入试验金属的表面。经规定保持时间后卸载，并测量试样表面的 压痕直径，根据所选择的F与D及测得的压痕直径d的数值，查表得HBW值。常用来测定铸铁、非铁合金、经退火、正火和调质处理的钢材等，如半成 品和原材料。(2)洛氏硬度试验以锥角为120。的金刚石圆锥体或者直径为1.588mm的淬火钢球为压 头，将规定的预载荷与主载荷依次加入后，卸除主载荷。压头在被测试样表面 产生的压痕深度差即可表示材料的硬度
6、。主要应用于测定钢铁(退火、正火、淬火、调质钢)、非铁合金、硬质合 金等的硬度；三、实训项目操作.1、硬度测试设备及材料(1)布氏硬度试验机；读数显微镜；低碳钢金属试样，如：A3、20#、45#0 (2)洛氏硬度试验机；淬火状态的45钢试块及工具钢刀片各一块。2、硬度测试步骤(1)布氏硬度试验步骤1)根据试样厚度和预计硬度，选择钢球直径、载荷及保持时间。2)将试样平稳放置在钢球正下方的工作台上，顺时针转动工作台升降手轮, 使钢球与试样接触，直到手轮与升降螺母产生相对运动为止。3)开动电动机将载荷加到试样上，并保持一定时间。4）逆时针转动手轮，取下试样。5）用读数显微镜在两个相互垂直的方向上测出
7、印痕直径dl及d2,算出平均值d。6）根据d查表，求出HBW值。并填写试验记录。硬度机材料载荷压头压痕直径硬度值（2）洛氏硬度试验步骤1）根据试样的材质，估计硬度选择压头类型和硬度标尺；2）加预载荷。将试样平放在工作台上，顺时针转动手轮，使试样与压头紧 密接触；继续转动手轮，施加预载荷。3）施加主载荷，主载荷保持一定时间（4-8s）；4）卸除主载荷；5）取下试样。逆时针转动手轮，降下工作台，卸除预载荷，取下试样，在 同一被测面的不同位置上重复测三个点。硬度机材料标尺压头载荷硬度值第一次第二次第三次平均值四、检查考核布氏硬度试验（配分50分）、洛氏硬度试验（配分50分）考核要素及评分点布氏硬度 配分洛氏硬度 配分得分试验基础原 理描述硬度试验基本原理及应用范围55能指出硬度计各组成部分及其作用55试验操作数 据处理按步骤进行硬度测试（加载、观察、关 机）2020能按照要求测量记录参数进行计算2020