南理工金属材料【三篇】

篇1：金属材料硬度实验测定实验报告_实验报告_网

金属材料硬度实验测定实验报告

金属材料硬度实验测定实验

一、实验目的

(1)了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。

(2)学会正确使用硬度计。

二、实验设备

（1）布氏硬度计

（2）读数放大镜

（3）洛氏硬度计

（4）硬度试块若干

（5）铁碳合金退火试样若干（ф20×10mm的工业纯铁，20，45，60，T8，T12等）。

（6）ф20×10mm的 20，45，60，T8，T12钢退火态，正火态，淬火及回火态的试样。

三、实验内容

1、概述

硬度是指材料抵抗另一较硬的物体压入表面抵抗塑性变形的一种能力，是重要的力学性能指标之一。与其它力学性能相比，硬度实验简单易行，又无损于工件，因此在工业生产中被广泛应用。常用的硬度试验方法有：

布氏硬度试验――主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。

洛氏硬度试验——主要用于金属材料热处理后产品性能检验。

维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。 显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。

2、实验内容及方法指导

（1）布氏硬度试验测定。

（2）洛氏硬度试验测定。

（3）试验方法指导。

3、实验注意事项

（1）试样两端要平行，表面要平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨，以免影响测定。

（2）圆柱形试样应放在带有“V”形槽的工作台上操作，以防试样滚动。

（3）加载时应细心操作，以免损坏压头。

（4）测完硬度值，卸掉载荷后，必须使压头完全离开试样后再取下试样。

（5）金刚钻压头系贵重物品，资硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物件碰撞。

（6）应根据硬度实验机的使用范围，按规定合理选用不同的载荷和压头，超过使用范围，将不能获得准确的硬度值。

四、实验步骤

1、布氏硬度 试验

布氏硬度试验是用载荷P把直径为D的淬火钢球压人试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测量钢球在试样表面上所压出的压痕直径d，从而计算出压痕球面积A，然后再计算出单位面积所受的力（P/A值），用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号HB表示。

设压痕深度为h，则压痕的球面积为

A=πDh=πD

试中 P——施加的载荷，kg；

D——压头（钢球）直径 mm；

A——压痕面积，mm；

d——压痕直径，mm。

2、洛氏硬度试验

洛氏硬度试验是用特殊的压头（金刚石压头或钢球压头）在先后施加的两个载荷（预载荷和总载荷）的作用下压入金属表面来进行的。总载荷P为预载荷P0和主要载荷P1之和，即

P= P0+ P1

洛氏硬度值是施加总载荷P并卸除主载荷P1引起的残余压入深度e来计算。 用h0表示在预载荷P0作用下，压头压入被试材料的深度；h1表示施加总载荷P并卸除主载荷P1，但仍保留预载荷P0时，压头压入被试材料的深度。

深度差e= h1+ h0，该值用来表示被测材料硬度的高低。在实际应用中，为了使硬材料测出的硬度值比软材料的硬度值高，并符合一般的习惯，将被测材料的硬度值用公式加以适当变换，即

HR=K-(h1-h0)/C

试中K――常数，其值在采用金刚石压头时为0.2，采用钢球压头时为0.26；

C——常数，代表指示器读数盘每一刻度相当于压头压入被测材料的深度，其值为0.002mm;

HR——标注洛氏硬度的符号，当采用金刚石压头及150 kg的总载荷时应标注HRC，当采用钢球压头及100kg，总载荷试验时，则应标注HRB。 2

HR值为一无名数，测量时可直接由硬度计表盘读出，表盘上有红﹑黑两种刻度，红线刻度的30和黑线刻度的0相重合。

学生分成若干组，利用备好的硬度试块或试样，在硬度计上测定其相应硬度值，使之学会硬度计的使用方法。

五、实验 报告书

（1）简述布氏和洛氏硬度试验原理。

（2）测定碳钢（20﹑45﹑60﹑T8﹑T12）退火试样的布氏硬度值（HBS）。

（3）测定碳钢（45﹑T8﹑T12）正火及淬火试样的洛氏硬度值（HRC）。

（4）测定45钢调质试样的洛氏硬度值（HRC）。

篇2：常用金属材料显微组织观察实验报告

一、实验目的

1.观察各种常用合金钢，有色金属和铸铁的显微组织。

2.分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。

二、金属材料的显微组织观察及分析

1.几种常用合金钢的显微组织

合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。

1）一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C曲线右移(除Co外)，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。40Cr钢经调质处理后的显微组织是回火索氏体。GCrl5钢(轴承钢)840℃油淬低温回火试样的显微组织，与T12钢780℃水淬低温回火试样的显微组织也是一样的，都得到回火马氏体＋碳化物十残余奥氏体组织。

图1、16Mn-淬火-x400

16Mn钢属于碳锰钢，碳的含量在0.16%左右。16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。加入合金元素锰，使C曲线右移，在淬火处理后，组织为马氏体组织。但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。

图2、16Mn-正火-x400

16Mn属于低碳钢，碳含量

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Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢。广泛应用于各种板材、钢管。

图3、65Mn-等温淬火-400

65Mn，锰提高淬透性，但Mn含量过大会导致过热现象。

特性：经热处理后的综合力学性能优于碳钢，65Mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比65号钢高。但有过热敏感性和回火脆性。

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应用：用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。

图4、等温淬火-30CrMnSi-x400

30CrMnSi是高强度调质结构钢。组织形貌，保持马氏体位向的回火索氏体，并出现极少量的铁素体。

特性：具有很高的强度和韧性，淬透性较高，冷变形塑性中等，切削加工性能良好。有回火脆性倾向，横向的冲击韧性差。焊接性能较好，但厚度大于3mm时，应先预热到150℃，焊后需热处理。一般调质后使用。

用途：多用于制造高负荷、高速的各种重要零件，如齿轮、轴、离合器、链轮、砂轮轴、轴套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作温度不高的零件，变载荷的焊接构件，如高压鼓风机的叶片、阀板以及非腐蚀性管道管子

图5、GCr15-x400

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GCr15是滚动轴承钢，是一种常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。GCr15经淬火回火处理后，组织为马氏体+残余奥氏体+碳化物。

特性：综合性能良好.球化退火后有良好的切削加工性能.淬火和回火后硬度高而且均匀，耐磨性能和接触疲。劳强度高，热加工性能好。含有较多的合金元素，价格比较便宜。但是白点敏感性强，焊接性能较差。

用途：用于制作各种轴承套圈和滚动体。例如：制作内燃机、电动机车、通用机械,以及高速旋转的个高载荷机械传动轴承的钢球、滚子和套圈。除做滚珠、轴承套圈等外，有时也用来制造工具，如冲模、量具。

图6、Cr15-上贝+M-x400

性能：冷变形塑形高，焊接性良好，在退火状态下可切削性甚好

应用：这种钢主要用来制造工作速度较高而断面不大(≤30mm)，但心部要求较高强度及韧性而表面耐磨的渗碳零件，如齿轮、凸轮、滑阀、活塞、衬套、曲柄销、活塞销、活塞环、联轴节、轴、轴承圈等。此外，这种钢也可以用作低碳马氏体淬火钢，用来制造对变形要求不严、但要求强度、韧性的零件。

图7、铸态-2GMn13-x400

高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10％以上的合金钢。

性能：高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。

用途：高锰钢是专为重工业提供使用的一种防磨钢材，应用领域包括采石、采矿、挖掘、煤炭工业、铸造和钢铁行业等。

图8、水韧处理-2GMn13-x400

水韧处理：碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到1050～1100℃，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。

用途：水韧处理后，碳化物减少，高锰钢是专为重工业提供使用的一种防磨钢材，  应用领域包括采石、采矿、挖掘、煤炭工业、铸造和钢铁行业等。

篇3：课题1 金属材料第一课时_汇报材料_网

课题1 金属材料（第一课时）

说课：

本课题分为两部分。第一部分从许多日常生活用品是用金属材料制成的入手，说明金属材料包括纯金属和合金两类，并重点介绍金属的物理性质。然后，由学生根据金属的性质讨论其用途，最后得出性质决定物质的用途，还要综合考虑多方面因素”的结论。

第二部分介绍合金，通过活动与探究比较合金与纯金属在性质方面的差异，并根据这些差异得出合金的用途更为广泛的结论。为拓展学生视野，教材还特意介绍了很有前途的金属钛及新型高科技合金——形状记忆合金，教师应充分运用这些材料。

由于本课题的知识难度不算太大，所以引导学生积极进行探究培养学生的思维能力便成了本课题教学的难点。在设计教学过程中，主要从以下五个方面入手对难点进行突破。

1.联系学生的生活经验提出问题。

2.给学生提供更多的实验探究的机会。

3.结合生活实际培养学生综合分析问题的能力。

4.注意拓展学生的视野。

5.为学生发挥丰富的想象力提供一定的空间。

教学目标

1.知识与技能

(1)认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。

(2)了解常见金属的物理性质及合金的特点。

(3)了解物质的性质与用途的关系。

2.过程与方法

（1)学习运用观察、实验等方法获取信息。

(2)学习运用比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工。

3.情感态度与价值观

(1)进一步培养对生活中化学现象的好奇心和探究欲，激发学习化学的兴趣。

(2)树立事物是普遍联系的观点，逐步形成合理使用物质的观念。

(3)树立为社会进步而学习化学的志向。

教学重点：

1.金属材料的物理性质。

2.物质性质与用途的关系。

教学难点：

1.培养学生运用探究方法得出相关结论的能力。

2.提高学生综合分析问题的能力。

教学方法：创没情境→实验探究→得出结论→联系实际→拓展视野→发挥想象→提高兴趣。

教具准备：

教师用具：投影仪、金属制品(如曲别针、铝箔、铜丝、水龙头等)、金属制品的挂图(如飞机、坦克、轮船等)、铁架台(带铁圈)、铁片、酒精灯、绿豆粒大小的焊锡、锡、铅、火柴等。

学生用具：大小形状相同的铁片、铜片、铝片，干电池，小灯泡，导线，酒精灯，火柴，砂纸，黄铜，铜，与钛有关的资料和新型合金的资料(内容见教学过程)。

课时安排：2课时

第一课时：常见金属的物理性质和用途。

第二课时：合金。

教学过程

第一课时

[学习情景]展示金属制品(如曲别针、铝箔、铜丝、水龙头等)和金属制品的图片(如飞机、坦克、轮船等)。

[介绍]以上这些实物或图片中的物质都是由金属材料制成的。金属材料包括纯金属以及它们的合金。

[设问]看到这些实物或图片，你想到了什么?

[学生发表感想]如：1.想到金属与人类的生活、生产关系密切。

2.感到金属在各个领域都有广泛的用途。

3.想要知道它们是由什么金属制成的。

4.想知道制造不同的东西根据什么选用金属。

[新课引入]通过大家刚才的发言，可以看出大家对金属材料的重要性有了一定的认识，而且也对它们很感兴趣，当然也有很多疑问。本单元我们就来学习金属和金属材料。

[板书]第八单元 金属和金属材料

课题1 金属材料

[设问]根据你的生活经验，你所知道的金属有哪些?我们最常见的金属又有哪些呢?

[学生回答、交流]

[小结]金属的种类有很多，而我们最常见的金属是铁、铝和铜。

[讲解]铜和铁是人类使用较早的金属，我国劳动人民在商代就制造出精美的青铜器，春秋战国时期就会冶铁和炼钢。〔与学生一起欣赏第2页的两幅图〕铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅是100多年前的事情。但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。

[过渡]下面，我们就以铜、铝、铁为例，来对金属的物理性质进行探讨。

[板书]一、金属的物理性质

[活动与探究]

请学生取三块同样大小的铜片、铝片和铁片，进行探究。

(可投影打出探究内容和步骤)

1.观察它们的颜色和光泽。然后用细砂纸打磨，再观察它们的颜色和光泽。

2.感觉一下它们的质量大小，由此判断它们的密度大小。

3.试试它们是否容易被弯曲、折断，并感觉一下它们的硬度。

4.用手拿着金属片的一端，在酒精灯上方烘烤它的另一端(注意：时间不要长，防止烫伤)，试试它能不能传热。

5. 用电池和小灯泡试试它们能不能导电，并比较灯泡的亮度是否相同。

[学生活动，教师巡视]

[总结、思考，讨论]

[实验1的结论]金属都有颜色、有光泽。

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