《机械工程材料》实验指导书-江洁实验一硬度试验

机械工程材料实验指导书材料科学与工程学院金属材料教研室2010．08．20目录实验一金相试样的制备及金相显微镜的使用实验二铁碳合金的平衡组织观察实验三钢的热处理实验实验一金相试样的制备及金相显微镜的使用一、实验目的1、掌握金相试样制备的基本方法。

2、掌握金相显微镜的使用方法。

二、原理概述（一）金相显微镜的构造光学金相显微镜的构造一般包括放大系统、光路系统和机械系统三部分，其中放大系统是显微镜的关键部分。

(二) 使用显微镜时应注意的事项1、操作者的手必须洗净擦干，并保持环境的清洁、并保持环境的清洁、干燥；2、用低压钨丝灯泡作光源时，接通电源必须通过变压器，切不可误接在220V 电源上；3、更换物镜、目镜时要格外小心，严防失手落地；4、调节物体和物镜前透镜间轴向距离(以下简称聚焦)时，必须首先弄清粗调旋钮转向与载物台升降方向的关系。

初学者应该先用粗调旋钮将物镜调至尽量靠近物体，但绝不可接触。

然后仔细观察视场内的亮度并同时用粗调旋钮缓慢将物镜向远离物体方向调节。

待视场内忽然变得明亮甚至出现映象时，换用微调旋钮调至映象最清晰为止。

5、用油系物镜时，滴油量不宜过多，用完后必须立即用二甲苯洗净、擦干；6、待观察的试样必须完全吹干，用氢氟酸浸蚀过的试样吹干时间要长些，因氢氟酸对镜片有严重腐蚀作用。

（三）金相试样制备随着科学技术的发展，研究金属材料内部组织的手段也在不断增加。

然而光学金相显微分析仍然是最基本的方法。

光学金相显微分析的第一步是制备试样，将待观察的试样表面磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀才能分析组织形态。

如因制备不当，在观察面上出现划痕、凹坑、水迹、变形层或浸蚀过深过浅都会影响正确的分析。

因此制备出高质量的试样对组织分析是很重要的。

金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。

1.取样从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。

取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。

实验一材料的硬度测试材料硬度实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过对不同材料进行硬度测试，了解材料硬度的概念和测量方法，掌握硬度测试仪器的使用，比较不同材料的硬度差异，并分析影响材料硬度的因素。

二、实验原理材料的硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。

硬度测试的方法多种多样，常见的有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法等。

布氏硬度测试法是通过一定直径的硬质合金球，在规定的试验力作用下压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面压痕的直径。

布氏硬度值就是试验力除以压痕球形表面积所得的商。

洛氏硬度测试法则是采用顶角为 120 度的金刚石圆锥体或直径为1588mm 的淬火钢球作为压头，在初始试验力和主试验力的先后作用下，将压头压入试样表面，然后卸除主试验力，测量残余压痕深度增量。

维氏硬度测试是用相对面夹角为 136 度的正四棱锥金刚石压头，在规定的试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量压痕两对角线长度的平均值。

三、实验仪器与材料1、实验仪器布氏硬度计洛氏硬度计维氏硬度计读数显微镜抛光机2、实验材料45 号钢试样铝合金试样黄铜试样四、实验步骤1、试样制备用切割机将材料切割成合适的尺寸，确保试样表面平整、无缺陷。

使用砂纸对试样表面进行打磨，依次使用较粗的砂纸到较细的砂纸，直到试样表面光滑。

最后使用抛光机对试样表面进行抛光，使其达到镜面效果。

2、布氏硬度测试选择合适的压头和试验力。

对于较软的材料，通常选择较大直径的压头和较小的试验力；对于较硬的材料，则选择较小直径的压头和较大的试验力。

将试样平稳地放置在工作台上，调整压头位置，使其对准试样表面的中心。

缓慢加载试验力，保持规定的时间。

卸除试验力，使用读数显微镜测量压痕的直径。

3、洛氏硬度测试根据材料的预计硬度，选择合适的标尺。

将试样放置在工作台上，施加初始试验力，然后施加主试验力。

保持规定时间后，卸除主试验力，读取表盘上的硬度值。

机械工程材料实验指导书实验一硬度实验【实验目的】1．进一步加深对硬度概念的理解。

2．了解布氏、洛氏硬度计的构造和作用原理。

3．熟悉布氏硬度、洛氏硬度的测定方法和操作步骤。

【实验设备及材料】布氏硬度计、洛氏硬度计、读数显微镜、试样(钢、铸铁或有色金属)一组。

【实验原理】硬度计的原理是：将一定直径球体压入试样表面，保持一定的时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径，用试验力压出一压痕表面面积计算硬度。

1.布氏硬度（HB）以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2) ，布氏硬度计适用于铸铁等晶粒粗大的金属材料的测定。

2.洛氏硬度（HR）当HB大于450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计。

它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。

根据试验材料硬度的不同，分三种不同的硬度标尺HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。

HRB：是采用100kg 载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。

HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。

一、布氏硬度实验【布氏硬度计】THBS-3000DA采用电子自动加荷，计算机软件编程，高倍率光学测量，采用自动数字式编码器直接测量，测试结果LCD显示。

图1 THBS-3000DA型布氏硬度试验机【试样的技术条件】1．试样的试验面，应制成光滑平面，不应有氧化皮及污物。

试验面应能保证压痕直径能精确测量，试样表面粗糙度Ra值一般不应大于0.8μm。

2．在试样制备过程中，应尽量避免由于受热及冷加工对试样表面硬度的影响。

材料的硬度检测实验指导书Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998材料的硬度检测实验指导书河南工业大学材料科学与工程学院前言固体材料表面抵抗弹性变形、塑性变形或破断的能力，是衡量材料软硬程度的一个指标。

抵抗能力越高，硬度值就越高。

它与材料的化学成分、组织状态、加工处理、工作环境和其它机械性能有关。

硬度值随硬度试验方法的不同，其物理意义也不同。

常用的硬度试验方法有划痕法、压入法和动力法。

划痕法测得的硬度值，表示材料表面抵抗断裂的能力；压入法测得的硬度值，表示材料表面抵抗塑性变形的能力；动力法测得的硬度值，表示材料变形功的大小。

因此硬度代表材料的强度和韧性等综合性能指标。

一材料的洛氏硬度测定简介：洛氏硬度用HR表示。

一种广泛应用的静态压入硬度，用压痕凹陷的深度来表征。

所用压头为顶角120°、圆弧半径0.2mm的金刚石圆锥或φ1.5875mm和φ3.175mm的钢球（或可测塑料洛氏硬度的φ、φ的钢球）。

洛氏硬度所加试验力根据被测物体软硬不同而作不同规定，随不同的压头和所加相应不同试验力的搭配出现了十几种的洛氏硬度标尺。

常见的有下面九种，常用的有三种。

使用范围见下表。

洛氏硬度试验标尺、压头、试验力及应用范围（洛氏硬度常用标尺为A、B、C三种）一、实验目的：1、了解洛氏硬度计的测试原理。

2、掌握用洛氏硬度计测定材料硬度的方法。

二、实验原理：用圆锥形金刚石压头或钢球压头，在规定的试验力下，垂直压入试件表面。

加载方式为，先加初试验力，这时压痕的深度为h 1，再加总试验力（即初试验力加主试验力），这时压痕的深度为h 2。

经保持规定时间后，以卸除主试验力而保留初试验力时的压痕深度h 3与在初试验力作用下压痕深度h 1之差来表示硬度。

即e ＝h 3－h 1。

压痕深度越大则硬度越软，但为了符合数值大硬度高的读数习惯，需用下式作以变换：Ch －h －K HR 13 K 常数：采用金刚石压锥时K=100采用钢球作压头时K=130 C =0.002mm 指示器刻度盘上一个分度格三、实验仪器及原材料 1、HR-150型洛氏硬度计 2、试件 GCr15 淬火 四、实验步骤：1、置试件于工作台上，顺时针旋转手轮使工件上升至加满初试验力（即小指针至于红点）为止，此时大指针应垂直向上指向标记B(C)处，其偏移不得超过±5分度格，否则另选一点。

金属专业——硬度检验作业指导书要点硬度检验作业指导书要点l.工程概况及工程量1.1.工程概况：主要介绍工程名称、规模、特点及施工环境。

1.2.工程量：分类统计需进行硬度检验的部件的名称、规格、材质、数量。

2.编制依据：列出与硬度检验相关的所有设计图纸，技术、质量、安环相关的规程、规范3.作业活动中的组织分工和人员职责3.1作业的组织分工(与相关作业和其他专业的分工)明确试验委托、试验作业、结果反馈的责任部门和传递渠道。

3.2作业人员的职责(空表格)列出参加硬度试验工作人员的岗位名称和职责,应包括技术员、班组长、检验作业人员。

4.作业前必须具备的条件和应作的准备：4.1技术准备4.1.1接受委托并察看现场(审核委托项目是否齐全、条件是否具备)4.1.2了解被检部件的材质、热处理状态、硬度范围或强度指标。

4.1.3确定部件上的检验部位及不同重量部件的支承方法。

4.1.4对作业人员进行安全技术交底。

4.1.5仪器、工具、材料的准备。

4.2作业人员(配置、资格)4.1.1检验人员必须经专业理论知识和实际操作技能培训，并持有上级部门颁发的上岗资格证书。

4.1.2 检验辅助工必须经过安全和专业技能培训,合格后方可上岗。

4.2 对作业人员的要求:4.2.1.检验人员必须熟悉和掌握仪器的结构和性能及操作方法。

4.2.1.作业过程中要认真按作业指导书进行检验。

4.2.3.必须遵守现场安全规程和其它有关规定。

4.2.4.不具备安全作业条件时探伤人员有权停止工作。

4.3.人员最低配备:持证硬度检验人员2名;检验辅助工2人。

4.3作业机具（包括配置、等级、精度等）4.3.1所配备的工器具(主要列出标准试块、常用工具)。

4.3.2所需仪器、仪表的规格和精度4.4材料相关材料4.5安全器具防护用品及安全帽、防滑鞋、安全带等劳保用品齐全；施工现场安全设施齐全。

4.6场地道路4.6.1被检工件处应有必要的检验空间和良好的安全设施。

机械工程材料实验报告机械工程材料实验报告引言：机械工程是一门涉及材料科学、力学和设计原理的学科，它的发展离不开对各种材料性能的研究和实验。

本实验旨在通过对机械工程材料的实验测试，探索不同材料的性能特点和应用范围，为机械工程师提供有力的材料选择依据。

实验一：拉伸测试拉伸测试是机械工程中常用的一种实验方法，用于评估材料的抗拉强度和延展性。

本实验选取了三种常见的机械工程材料：钢、铝和塑料，进行了拉伸测试。

实验结果显示，钢材具有较高的抗拉强度和延展性，适用于承受大力和高应变的场合，如桥梁、汽车车身等。

铝材具有较高的强度和较低的重量，适用于制造飞机、船舶等需要轻量化的产品。

塑料材料具有较低的抗拉强度和较高的延展性，适用于制造塑料瓶、玩具等不需要承受大力的产品。

实验二：硬度测试硬度是评估材料抗压性能的重要指标之一，也是机械工程中常用的实验方法之一。

本实验选取了三种不同硬度的材料：钢、铝和塑料，进行了硬度测试。

实验结果显示，钢材具有较高的硬度，适用于制造刀具、轴承等需要耐磨性的产品。

铝材具有较低的硬度，适用于制造散热器、电子设备外壳等需要散热性能的产品。

塑料材料具有较低的硬度，适用于制造塑料管道、电线套管等不需要耐磨性的产品。

实验三：疲劳测试疲劳是材料在交变应力作用下产生的破坏现象，是机械工程中需要重点关注的问题之一。

本实验选取了三种不同材料：钢、铝和塑料，进行了疲劳测试。

实验结果显示，钢材具有较高的疲劳寿命，适用于制造承受交变载荷的零部件，如弹簧、齿轮等。

铝材具有较低的疲劳寿命，适用于制造不需要长时间使用的产品。

塑料材料具有较低的疲劳寿命，适用于制造不需要长时间使用且不承受大力的产品。

结论：通过本次实验，我们对不同机械工程材料的性能特点有了更加深入的了解。

钢材具有较高的抗拉强度、硬度和疲劳寿命，适用于承受大力和长时间使用的场合。

铝材具有较高的强度和较低的重量，适用于制造轻量化产品。

塑料材料具有较低的抗拉强度、硬度和疲劳寿命，适用于不需要承受大力和长时间使用的产品。

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0.002 mm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：其中：—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，压头压入被试材料的深度；—主负荷P1已被卸除，仍然保留初负荷时材料弹性恢复后的压痕深度。

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符号压头总负荷（公斤）洛氏硬度测量的有效范围大致相当的维氏硬度范围HV标尺硬度B C A HRBHRCHRAΦ1.588mm钢球120°金刚石120°金刚石1001506025～10020～6770～8560～240240～900390～900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。

机械工程测试技术实验指导书机械工程测试技术实验指导书，是机械测试技术的试验指导书，是机械工程学科中必不可缺的一项教学工具，为学生提供了实际操作的机会，从而更好地掌握实验技能，提高自己的机械工程实践能力。

本文将就机械工程测试技术实验指导书的编写和使用进行详细探讨。

一、实验指导书的编写1.1 实验指导书的撰写目的一份好的实验指导书应该能够明确说明实验的目的、内容、流程、方法，明确实验的基本要求和实验数据的处理方法。

同时，实验指导书应该尽可能的详细，使得没有多少实验经验的学生也能轻松上手。

1.2 实验指导书的编写原则首先，实验指导书要与教学大纲和教材紧密结合起来，明确实验的核心内容和实践技能。

其次，实验指导书要具有步骤清晰、文字简明、易懂易学的特点，避免过度繁琐，或过于短促而忽略细节。

最后，实验指导书要充分考虑实验的安全性和合理性，尽量减少实验中的风险点，防止实验操作不当导致意外事故的发生。

1.3 实验指导书的布局和内容一份好的实验指导书应该包括实验目的、装置介绍、操作说明、实验记录、实验注意事项、实验数据处理及实验报告等内容。

实验目的：明确实验的目的及其意义。

装置介绍：介绍实验中所用到的仪器、设备、工具、原材料等。

操作说明：详细阐述实验的步骤，包括指导语或对话，注意事项等。

实验记录：阐述实验过程中所得到的数据、结果以及真实的观察和体验。

实验注意事项：列出实验过程中需要注意的安全事项，防止学生在实验过程中发生安全事故。

实验数据处理：介绍数据的处理方法和原理，防止学生在处理数据上出现错误和误差。

实验报告：建议学生在实验完成后撰写一篇实验报告，详细的记录实验的过程、结果和教训。

二、实验指导书的使用2.1 实验前的准备在进行任何实验之前，学生应该非常清楚自己所要进行实验的目的和内容，明确自己的实验计划并在进行实验前认真阅读实验指导书，了解实验的步骤和要求。

同时，学生还应该注意实验的安全性，佩戴好防护设备。

2.2 实验中的操作学生在进行实验时应该按照实验指导书中的要求和步骤一步一步操作，认真而严谨。

机械工程材料实验指导书机械工程材料实验指导书仲恺农业工程学院机电工程学院2006年10月实验守则制定本守则，旨在使学生注意爱护实验设备、掌握正确的实验方法和认真进行实验操作，保证实验质量。

1、实验前按实验指导书有关内容进行预习，了解本轮各个实验的目的、步骤及注意事项。

2、按时上实验课，无故缺课的学生其实验成绩以零分计算。

3、进入实验室，衣着整齐。

除与本轮实验有关的书籍和文具外，其他物品不得携入室内。

实验室内保持整洁、安静，严禁吸烟，不准乱扔纸屑，不准随地吐痰。

4、实验中要严肃认真，操作仔细，安全用电。

5、要爱护实验设备，节约使用消耗性用品。

若设备发生故障，应立即报告教师进行处理，不得自行拆修。

6、实验完毕，要切断设备的电源，清理实验场地，将所用的实验设备整理好，放回原处，认真书写实验报告。

经教师同意后，方可离开实验室。

7、凡不遵守实验守则经指出而不改正者，教师有权停止其实验。

若情节严重，对实验设备造成损坏者，应负赔偿责任，并给处分。

实验报告的内容和要求实验报告是学生对实验的总结，是考核学生学习成绩和评估教学质量的重要依据。

学生对所做的实验应做到原理清楚，操作方法、步骤正确，实验结果比较可靠。

实验报告应由每个学生独立完成，书写工整，内容层次分明，文字简明通顺，图表清晰。

实验报告一般包括下列八项内容：1．实验名称；2．实验目的；3．实验设备；4．实验原理；5．实验步骤；6．实验记录；7．数据处理及相关结论；8．回答思考题。

按时递交实验报告。

实验一铁碳合金的平衡组织观察一、实验目的1．了解常用台式金相显微镜的主要构造与使用方法，初步掌握利用金相显微镜进行显微组织分析的基本方法。

2．观察和识别铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织特征。

3．分析含碳量对铁碳金平衡组织的影响，加深理解铁碳合金的成分、组织与性能之间的相互关系。

二、实验内容研究金属组织的光学显微镜称为金相显微镜，它是由许多光学元件按一定要求组合而成的精密光学仪器。