金属材料硬度测试实验
一、实验目的
1、了解淬火、回火工艺对典型碳钢性能的影响；2、了解20、45、T11钢的热处理工艺；3、掌握布氏硬度、洛氏硬度的测定方法及原理；4、了解各钢号的淬火、回火不同工艺对应下的硬度。
二、实验原理：
1、布氏硬度的测量原理
选择一事实上的载荷P，把直径为D的淬火钢球压入试件表面并保持一定时
间，然后卸去载荷，测量钢球在试样表面压出的压痕直径d，计算出压痕面积，
算出载荷P与压痕面积的比值，这个比值所表示的硬度就是布氏硬度，用符号
HB表示。布氏硬度的测量原理如图144所示。设压痕的深度为h，则压痕的球
冠面积为：
FDhDDD2d22
HBP
2P
kgmm2
FDDD2d2
（144）
图144布氏硬度计试验原理示意图
式中：P测试用的载荷（kg）；D压头钢球的直径（mm）；d压痕直径（mm）；F压痕面积（mm2）。
布氏硬度的单位为kgmm2，这是目前各国文献中常用的单位，通常只给出数值而不写单位，如HB200，若要换算成国际单位MPa，需要将硬度值乘以981。
布氏硬度的压头钢球直径有Φ25mm，Φ5mm，Φ10mm三种，载荷有156kg、625kg、1825kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七种。可根据材料的软硬不同选择配合使用。在布氏硬度测量中只要满足PD2为常数，则同一材料测得的布氏硬度值是相同的。不同材料测得的布氏硬度值也可以进行比较。为了提高测量精度，通常使025dD05，与此对应的压入角29°φ60°，这样就需不
f同的材料使用不同的PD2值。国家标准规定PD2的比值为30、10、25三种。在测量中对较软的材料因塑性变形较大，施加载荷应小一些。
布氏硬度试验的优点是其硬度代表性全面，因压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均性能，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响。因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料；试验数据稳定，数据重复性强，布氏硬度试验的缺点是其压头为淬火钢球。由于钢球本身的变形问题，致使不难试验太硬的材料。一般在HB450以上就不能使用；由地压痕较大，成品检验有困难；试验过程比洛氏硬度较为复杂，不能由硬度计上直接读数（需用带刻度的低倍放大镜测出压痕直径，然后通过查表得到布氏硬度值）。2、洛氏硬度的测量原理
洛氏硬度法是采用金刚石圆锥体（锥角为120°）和采用淬火钢球（直径为1588毫米）做压头。一般较硬的金属材料（如淬火后的工件）用金刚石压头；较软的金属材料则用钢球压头。其测试压痕为可见，所以人们认为其是宏观硬度r