实验项目名称：硬度的测试
一、实验目的和要求（必填）
1.了解常用硬度测量方法；
2.熟悉各种硬度计的使用条件及应用范围；
3.学会硬度计的使用；
4.通过实验，初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。
二、实验内容和原理（必填）
2.1概述
硬度是表示材料性能的指标之一，通常指的是一种材料抵抗另一较硬的具有一定形状和尺寸的物体（金刚石压头或钢球）压入其表面的阻力。由于硬度试验简单易行，又无损于零件，因此在生产和科研中应用十分广泛。
1）常用的硬度试验方法有：
洛氏硬度计：主要用于金属材料热处理后的产品性能检验。
布氏硬度计：应用于黑色、有色金属材料检验，也可测一般退火、正火后试件的硬度。维氏硬度计：应用于薄板材料及材料表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。显微硬度计：主要应用于测定金属材料的显微组织及各组成相的硬度。
本实验介绍最常用的洛氏硬度试验法。
2）原理
（1）洛氏硬度试验法
金属洛氏硬度的测定系在先后两次施加负荷（初负荷P0及主负荷P1）的作用下，压头（金刚石圆锥或钢球）压入试样或制品来进行。总负荷P为初负荷P0及主负荷P1之和。洛氏硬度值是施加总负荷P并卸除主负荷P1后，在初负荷P0继续作用下由于主负荷P1所引起的残余压入深度e值来计算。其值e以规定单位0.002mm表示。因此当压头轴向位移一个单位时，即相当于洛氏硬度变化一个数。试验的结果e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。
e值是按下式计算而得：
—施加初负荷P0后，压头压入被试材料的深度；h—施加总负荷P后，压
—主负荷P1已被卸除，仍然保留初负荷时材料弹性恢复后
头压入被试材料的深度；的压痕深度。
络氏硬度计算：金刚石圆锥体压头100-e
洛氏硬度常用的标尺B、C、A、相对的压头规格，总负荷数和进行试验时测量的有效范围如下表
各种洛氏硬度标尺的适用范围：
洛氏硬度标尺B一般用于测定较软的金属和淬火的钢材，如测定退火钢与有色金属试样等。
洛氏硬度标尺C一般用于测定经热处理淬硬的钢制品试样。
洛氏硬度标尺A一般用于测定硬度极高或试样较薄而不宜采用标尺C的场合。如测定硬质合金及表面硬化试样之用。
洛氏硬度试验对试样厚度的要求：为了正确测定试样的硬度，一般要求试样厚度不小于压痕深度的8倍。在试样上两压痕中心相邻距离及压痕中心距试件边缘之距离均不得小
于3毫米。
（2）维氏硬度
采用相对面夹角136金刚石四棱锥体。
载荷分六级：5、10、20、30、50、100Kg。在试样厚度允许的情况下尽可能选用较大的试验力，提高测量精度。
计算公式：
2.2实验内容
1)了解硬度计主要构造及操作方法并学习使用。
2)用硬度计测量试样硬度，并正确表示。
3)注意试样表面清理和在工作台上正确安放。
4）并了解数显维氏硬度仪的操作与使用
三、主要仪器设备
（1）洛氏硬度计，压头（金刚石圆锥）；（2）数显维氏硬度仪
四、操作方法与实验步骤
1.准备试样，被试表面应精细制备，使其平滑，不得带有油脂、氧化皮、漆层、裂纹、显
著加工痕迹、凹坑和其它污物，否则必须清洗干净。
2.工作台的选择及安装：工作台必须保证试样稳妥地置于其上，并使被试表面与压头垂直。
3.根据试验要求选用压头并安装，根据试验需要选择试验负荷。
4.测量试样的硬度，在每个试样上测试次数不少于3次，取平均值为所测硬度值。5.降下工作台取出试样。
五、实验数据记录和处理
（1）洛氏硬度测量：
仪器：洛氏硬度计
材料：中碳钢轴承类零件
硬度：62.3HRC
（2）维式硬度测量：
仪器：HVS-10Z数显维式硬度计
材料：45钢
硬度：179.6HV
六、实验结果与分析（必填）
洛氏硬度计测得某中碳钢轴承类零件的硬度为62.3HRC，维式硬度计测得某45号钢的硬度为179.6HV。通过对其他同学测得数据的了解，数值比较接近，误差不超过2%，因此结果比较可信。
七、讨论、心得
1.测量金属材料硬度时要注意哪些问题
1）不同硬度的材料需要选择不同的硬度测量方法、不同的压头类型、不同的载荷。否则会导致测量值不准，甚至损坏压头、仪器。
2）硬度测量时，需要一定的试验力保持时间。
3）测量点的选择：已检测过的点不能重复检测；测量点不宜离边缘过近；测量点厚度也有一定要求。
