金属线胀系数实验报告

金属线胀系数实验报告（精选6篇）

篇1：金属线胀系数实验报告

实验 5

金属线胀系数得测定

测量固体得线胀系数，实验上归结为测量在某一问题范围内固体得相对伸长量。此相对伸长量得测量与杨氏弹性模量得测定一样 , 有光杠杆、测微螺旋与千分表等方法.而加热固体办法 , 也有通入蒸气法与电热法。一般认为 , 用电热丝同电加热 , 用千分表测量相对伸长量 , 就是比较经济又准确可靠得方法。

一、实验目得

1.学会用千分表法测量金属杆长度得微小变化。

2.测量金属杆得线膨胀系数。

二、实验原理

一般固体得体积或长度，随温度得升高而膨胀，这就就是固体得热膨胀。

设物体得温度改变时 , 其长度改变量为 , 如果足够小 , 则与成正比 , 并且也与物体原长成正比，因此有

（1)

式（１)中比例系数称为固体得线膨胀系数 , 其物理意义就是温度每升高 1℃时物体得伸长量与它在 0℃时长度之比.设在温度为 0℃时, 固体得长度为，当温度升高为℃时 , 其长度为，则有

即（2)如果金属杆在温度为, 时 , 其长度分别为 ,，则可写出

（3)(4）

将式（3)

代入式(4）,又因与非常接近，所以，于就是可得到如下结果

:

（5）

由式（５）, 测得 ,，与 , 就可求得值。

三、仪器介绍

（一）加热箱得结构与使用要求 1.结构如图 5—1。

2.使用要求

（1）被测物体控制于尺寸；

（2）整体要求平稳，因伸长量极小, 故仪器不应有振动；

（3）千分表安装须适当固定（以表头无转动为准）且与被测物体有良好得接触（读数在 0、2~0、3mm 处较为适宜 , 然后再转动表壳校零）

;（4）被测物体与千分表探头需保持在同一直线

.（二）恒温控制仪使用说明面板操作简图 , 如图 5— 2 所示.图 5—2

1.当电源接通时，面板上数字显示为 FdHc，表示仪器得公司符号 , 然后即刻自动转向 A X X、X 表示当时传感器温度，即.再自动转为、（表示等待设定温度)。

2.按升温键 , 数字即由零逐渐增大至实验者所选得设定值，最高可选８０

℃、3.如果数字显示值高于实验者所设定得温度值

,可按降温键，直至达到设定值。

4.当数字达到设定值时 ,即可按确定键，开始对样品加热，同时指示灯会闪亮，发光频闪与加热速率成正比.5.确定键得另一用途就是可作选择键,可选择观察当时得温度值与先前设定值。

6.实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。四、实验步骤

1.接通电加热器与温控仪输入输出接口与温度传感器得航空插头。

2.测出金属杆得长度 (本实验使用得金属杆得长度为 400mm）,使其一端与隔热顶尖紧密接触。

3.调节千分表带绝热头得测量杆 ,使其刚好与金属杆得自由端接触 ,记下此时千分表得读数。

4.接通恒温控制仪得电源 ,先设定需要加热得值为 30 ℃，按确定键开始加热，在达到设定温度后降温至室温，降温时也应读数。

注视恒温控制仪，每隔３ ℃读一次读数 ,同时读出千分表得示数，将相应得读数 ,，⋯ ,，，⋯，，⋯,，,，⋯，记在表格里。

(其中 =（+)/2)

5.显然 ,金属杆各时刻上升得温度就是— ,-,⋯,-，相应得伸长量就是－ ,— ,⋯,-，则式(5)可表示为

＝

即

(6)

由此可知，线膨胀系数就是以

-为纵坐标、以—为横坐标得实验曲线得斜率。把

各测量值填入下表 ,作－与-得曲线（即与曲线)，先算出，再求出.另外还可根据式(6）来计算出。因为长度得测量就是连续进行得，故用逐差法对进行处理。

五、实验数据

T ｎ

/ ℃

Nn

／

mm

六、数据处理

1.图像法

根据实验数据作出与曲线如下图所示

因,故数据正相关相关性很高。

可得 =0、0０46mm/

℃,又因

=４０

0mm

求得

／ ℃ 2.逐差法

同理求得 , 根据查得得 ℃求出

根据式(6), 则／ ℃ ,其中 ,代入数据求得

／ ℃

则 /℃

七、误差分析

两种方法所测得得结果几乎一致，而逐差法中，数量级很小。

故而误差在允许范围内。

产生误差得原因：

1、在读取数据时得读数误差

.２、仪器本身存在得误差。

八、注意事项

1.在测量过程中，整个系统应保持稳定，不能碰撞。

2.读取 ,数据时，特别就是读取时，一定要迅速

.九、试验总结

1.本次实验原理简单 ,操作也并不复杂.但就是在给铝棒加热以及降温过程中需要较长得时间，这要求要有一定得耐心。2.再进一步深入了解了作图法分析数据以及逐差法分析数据得方法.

篇2：金属线胀系数实验报告

大学物理实验 实验名称：

金属导热系数的测量 学院：

信息工程学院 专业班级：

自动化 153 班 学生姓名：

廖俊智 学号：

6101215073 实验地点：

基础实验大楼 座位号：号 实验时间：

第七周星期四上午九点四十五开始、实验目的: 用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。、实验原理：、傅里叶热传导方程 导热系数（热导率）是反映材料导热性能的物理量。

温度为 T 2，T i T 2，热量从上端流向下端。若加热一段时间后，内部各个截面处的温度达到恒定，此时 虽然各个截面的温度不等，但相同的时间内流过各截面的热量必然相等（设侧面无热量散失），这时热 传递达到动态平衡，整个导体呈热稳定状态。法国数学家，物理学家傅里叶给出了此状态下的热传递方

如图二所示，将待测样品夹在加热盘与散热盘之间，且设热传导已达到稳态。由（1）式可知，加 测定材料的导热系数在设计和制造加热器、散热器、传 热管道、冰箱、节能房屋等工程技术及很多科学实验中 // 都有非常重要的应用。

图（一）

如图（一）所示。设一粗细均匀的圆柱体横截面积为 S，高为 h。经加热后，上端温度为 T 1，下端 Q 是 t 时间内流过导体截面的热量, S T 1 T 2 h(1)学叫传热速率。比例系数 就是材料的导热系数（热导率），）。在此式中，S、h 和 T 1、T 2 容易测得，关键 是如何测得传热速率Q。、用稳态法间接测量传热速率 T i T 2 热盘的传热速率为Q S

h 2 T 1 T 2 d 2(T 1 T 2)4h 单位是

如图三所示，把两种不同的金属丝彼此熔接，组成一个闭合回路。若两接点保持在不同的温度 下，则会产生温差电动势，回路中有电流。如果将回路断开（不在接点处），虽无电流，但在断开处有 电动势。这种金属导线组合体称为温差电偶或热电偶。在温度范围变化不大时热电偶产生的温差电动势 与两接点间的温度差成正比，（T T。），T o 为冷端温度，T 为热端温度，叫温差电系数。

在本实验中，使用两对相同的铜一康铜热电偶，相同，它们的冷端均放在浸入冰水混合物的细玻 璃管中，T o 也相同。当两个热端分别接触加热盘和散热盘时，可得样品上下表面的温度分别为：

T i 1

T o，T 2 2

T o，所以

（6）式就是本实验所依据的公式。

d 和 h 分别为样品的直径和厚度，C 和 m 分别为散热铜盘的比热 和质量，i 和 2 分别为加热至稳态时通过热电偶测出的两个温差电动势

这样，式（5）可以写为 0.555 4Cmh d 2(1 2)g

t|(6)（由数字电压表读出）

为散热盘在 2 时的冷却速率

三、实验仪器：

导热系数测定仪（TC — 3）、杜瓦瓶 四、实验内谷和步骤：

（1）先将两块树脂圆环套在金属圆筒两端（见下图），并在金属圆筒两端涂上导热硅胶, 然后置于加热盘 A 和散热盘 P 之间，调节散热盘 P 下方的三颗螺丝，使金属圆筒与加热 盘 A 及散热盘 P紧密接触。

（2）

在杜瓦瓶中放入冰水混合物，将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中，热端分别插入金属圆 筒侧面上、下的小孔中，并分别将热电偶的的接线连接到导热系数测定仪的传感器 I、II 上。

（3）

接通电源，将加热开关置于高档，当传感器 I 的温度 T i 约为 3.5mV 时，再将加热开 关置于低挡，约 40min。

（4）

待达到稳态时（T i 与 T 2 的数值在 10min 内的变化小于 0.03mV），每隔 2min 记录 T i 和 T 2的值。0 0 Ji“ i J 测 1 表 o Q1 J O G 2 导蟻嚴数丹測 1

孟 g JI-■■

（5）

测量散热盘 P 在稳态值 T2 附近的散热速率，移开加热盘 A ,先将两测温热端取下，再将 T2 的测温热端插入散热盘 P 的侧面小孔，取下金属圆筒，并使加热盘 A 与散热盘 P 直接接触，当散热盘 P 的温度上升到高于稳态 T 2 的值约 0.2mV 左右时，再将加热盘 A 移 开，让散热盘 P 自然冷却，每隔 30s 记录此时的 T 2 值。

（6）记录金属圆筒的直径和厚度、散热盘 P 的直径、厚度、质量。

五、实验数据与处理：

C 铜 =0.09197cal cm 1

s-1

C)1cal=418.68W/mK 散热盘 p ：

m=810g R p =6.385cm h p

=0.71cm 金属铝圆筒：R B =1.95/cm h B

=9.0/cm 表 1 稳态时 T 1 T 2 的数据：

序次 1 2 3 4 5平均 T 1 /mV 1 2.73 2.73 2.73 2.71 2.71 2.722 T 2 /mV 2.52 2.53 2.54 2.53 2.54 2.532 稳态时 T 3 对应的热电势数据 U 3 2.46mV 表 2 散热速率：

=0.0729 mV/s

时间 /s 30 60 90 120 150 180 210 240 T 2 /mV 2.67 P 2.58 P 2.51 「 2.43 2.35 2.28 2.22 : 2.16 mc T(RPh B)h B ? 1 2 t(2 R Ph P)(「 T 2)

R B 810 0.09197 0.0729

--------------(6.385 2

9.°)9.0------------------

--------1 _2

0.316cal cm 1

s 1

C 1

(2 6.385 2 0.71)(2.722-2.532)〔 95 132.30W/mK 铝的热导率的理论值为 2.0 x 10 2

(J • s-1

• m 1

• K 1)六、误差分析：、实验中铝并不是纯铝，存在杂质，而纯度及杂质未知。、树脂圆环与加热盘和散热盘不能紧密接触。、在实验过程中发现，热电偶的两端在插入时深浅对实验有一定的影响，过程中无法保持在同一深度，故测量的数据可能存在偏差。、试验过程中，杜瓦瓶中不是冰水混合物对实验有一定的影响 七、思考题：

1.在测量散热盘 P 的散热速率 T 时，为什么要测在稳态值 T3 附近的T

？ t t 答：在稳态时，散热速率铝棒和铜盘的相等，测得铜盘的即可得出铝棒的散热速率。

篇3：金属线胀系数实验报告

1 实验原理

在一定的温度范围内[2], 固体受热后, 其长度都会增加, 设物体原长为L, 由初温t1加热至末温t2, 物体伸长了△L, 则有

上式表明, 物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比, 和原长也成正比。比例系数αl称为固体的线胀系数。在金属的线胀系数测量实验中, 主要的问题是怎样给金属棒升温和如何测准温度变化所引起的长度微小变化△L。迄今为止, 出现过许多用不同加热方法、不同测量长度微小变化的方法组合成的实验仪。并且, 随着科技和实验方法的发展, 测量微小长和度温度的仪器也有很大的发展和改进, 从而又出现了许多种用精密仪器测量长度微小变化和温度的金属线胀系数实验仪。总体分析, 有以下几种不同的加热金属、测量长度微小变化和测量温度的方法。

2 实验方法分析

2.1 加热金属的方法

2.1.1 流水加热法[3]

在这种实验仪中, 金属棒水平放置, 采用恒温水进行加热。这种仪器在使用中由于水管老化等问题稍不注意就会漏水。仪器使用寿命不长。金属棒加热温度的上限只有九十多度。很难满足更大范围实验数据的测量。

2.1.2 水蒸气加热法[3]

在这种实验仪中, 金属棒竖直放置在一个金属桶内, 金属升温是依靠蒸汽锅产生的蒸汽加热。这种仪器的缺点是输蒸汽管非常容易老化, 产生漏气或烫伤;排出的蒸汽使实验室环境潮湿;蒸汽在实验开始时进入金属桶内会冷凝, 产生的液体水不好进行处理;加热的温度最高为100度, 使实验数据测量范围无法扩展。

2.1.3 电加热法

利用金属是热的良导体的特性, 现在一般采用电加热法:采用电阻丝加热的方法使导热性能良好的加热槽或加热盘[4]升温, 然后使与加热盘或加热槽接触良好的金属棒升温, 达到加热的目的。这种加热方式的缺点是接触不良好的话, 加热效果就很差, 且会使金属棒受热不均匀。

在这三种加热方法中, 虽然前两种方法使金属棒受热均匀, 但由于实验仪器繁琐、不易操作, 且容易损坏, 在大学物理实验教学中正逐步地被电加热法所取代。电加热法使仪器结构简单、操作方便、经久耐用, 还可以将金属棒加热到100度以上甚至几百度, 大大地扩大了实验数据的可测量范围。随着电加热法中加热槽结构的进一步改进, 金属棒的受热已趋于均匀[4]。

2.2 测量微小长度变化的方法

传统的测量微小长度变化、微小伸长量的仪器有:光杠杆、移测显微镜和千分表等。光杠杆和读数显微镜分别适合竖置放置和水平放置金属棒的两种情况, 千分表则在两种放置方法下都能使用。这些仪器虽然测量精度不是特别高, 但是原理和操作方法都很简单, 适合在大学物理实验教学中使用。随着光学实验和传感器技术的发展, 单色光的劈尖干涉法、衍射法、激光干涉法和传感器测量法等测量方法也被引入到该实验中来对长度微小变化做更加精确的测量[5,6,7,8,9,10,11,12], 使测量误差进一步减小, 有的可达到小于0.5%。但是这些测量方法的原理相对复杂一些, 实验操作技能也有更高的要求, 适合专业的学生来学习和操作。

2.3 测量温度的方法

温度的测量可以用温度计, 也可用温度传感器。在一些实验仪器中, 特别是用蒸汽和水进行加热的实验装置中一般使用温度计测温, 而对于用电加热的实验装置, 则一般配温度传感器进行测温, 因为不同温度传感器的测温范围不同, 有的测温范围达几百度。温度传感器的发展非常迅速, 现在都能达到非常精确的测量效果[13]。

在测量金属线胀系数的过程中, 通常采用升温的方式进行数据测量, 但是也可以反过来利用降温过程来测量数据。这样可以有效避免升温过程中温度计示值和金属棒实际温度不符带来的误差[14]。

3 结语

通过以上分析, 可以看出, 适合用于大学物理实验教学的金属线胀系数实验仪应采用电加热的加热方式, 根据实际教学要求选择精度合适、操作简单的测量长度微小变化的仪器, 并用温度传感器进行测温。在实验时, 可采用降温过程测量数据的方式进行。

篇4：材料导热系数实验教学研究

【摘要】导热系数是描述材料热传导性最为重要的热物性参数，应用特别广泛，但是热传导原理较为抽象，难于将理论应用于实践。材料导热系数实验教学涵盖了热传导原理、实验操作、结果分析，初步探讨了以激光闪射法为主的实验教学方法，将理论应用于实践，培养学生的动手能力，为以后工作测试及科学研究服务。

【关键词】导热系数  实验  教学

【课题项目】内蒙古大型科学仪器开放共享试点建设。

【中图分类号】N45 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2016）35-0207-01

导热系数与热扩散系数是描述材料热传导性最为重要的热物性参数，其广泛的应用于建筑材料、陶瓷材料、金属材料、复合材料、涂层材料、保温材料、高分子材料等多个领域。如：肖建庄等通过测量混凝土导热系数考察了包括骨料体积分数、水灰比、骨料类型、外掺料掺量、温度等因素对混凝土导热系数的影响[1];吕兆华针对泡沫型多孔介质导热系数进行了理论计算和实验测试一致性研究，结果表明热辐射在多孔介质传热中有重要作用[2];孟春玲等提出了一种米饭导热系数的测量方法，为自热食品的后续研究提供基础和理论依据[3]。

导热系数测定实验是无机非金属材料专业的基础实验，目前实验还不完善。导热系数的测试方法有很多种，结合教学资源，采用激光闪射法测导热系数作为实验教学课程。激光闪射法（LFA）是一种快速灵活的测量方法，近年来发展十分迅速，不仅能精确地直接测量热扩散系数，也可通过比热的测量或输入进一步计算得到导热系数。通过本实验教学不仅可以让学生将热传导理论应用于实践，还可以了解激光导热仪（LFA）的测量原理及操作技术，为以后工作测试及科学研究服务。

一、导热系数测定的实验教学

1.实验目的

（1）通过讲解让学生了解材料热传导的原理、分类、测试方法及导热系数在实践中的应用。

（2）通过现场实验演示，让学生了解激光导热仪的工作原理，及简单的实验操作步骤及注意事项。

（3）通过举例分析，让学生理解材料热扩散系数、比热及密度（膨胀量）之间的关系，学会数据处理及结果分析。

2.实验原理及设备

材料的导热性能测试方法很多，大体可分为稳态法与瞬态法。稳态法测量材料的温度范围与导热系数范围较窄， 主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。瞬态法测量的温度范围较为宽广， 尤其适合于高导热系数材料以及高温下的测试。激光闪射法（LFA）属于瞬态法，应用特别广泛，包括陶瓷、玻璃、金属、熔融物、液体、粉末、纤维与多层材料等各种材料，从低导热材料直至最高导热系数的金刚石，都可在相同的速度与精度下进行测量。

本实验教学设备是德国耐弛额激光导热仪 LFA 427，可测量基片上金属、陶瓷、聚合物薄膜的热物性参数，如热扩散系数、热导率、吸热系数和界面热阻等。测量的温度范围为RT（室温）-1650 ℃;升降温速率为0.01-50 ℃/min;激光能量为25 J/pulse;樣品直径为12.3-12.7 mm;样品厚度为0.1-4 mm。

激光导热仪的工作原理如下：在炉体控制的一定温度下，由激光源发射光脉冲均匀照射在样品下表面，使试样均匀加热，通过红外检测器连续测量样品正面的温度随时间变化，得到温度（ 检测器信号） 升高和时间的关系曲线（图1）。

图1  激光导热仪原理与激光信号图

热量在样品内部的传导过程为理想的由下表面至上表面的一维传热，不存在横向热流，且外部测量环境为理想的绝热条件，则通过半升温时间t1/2[在接收光脉冲照射后样品上表面温度（检测器信号）升高到最大值的一半所需要的时间]，由修正公式1直接得出样品的热扩散系数。

？琢=0.1388× 公式1

式中：？琢为热扩散系数，mm2/s;d为材料的厚度。

在已知温度下的热扩散系数、比热与密度的情况下便可计算得到导热系数。密度一般在室温下测量，其随温度的变化可使用线膨胀系数表进行修正;比热可使用文献值、可使用 DSC 等方法测量，也可在 LFA 中使用比较法与热扩散系数同时测得。如公式2所示：

？姿=？琢×？籽×Cp 公式2

式中：？姿为导热系数，W/（m·K）;Cp 为比热，J/（g·K）;？籽为密度，g/cm3。

3.操作步骤

（1）试样的准备：

a.样品要求：直径为6mm，厚度为2-4mm的圆柱体。

b.多次测量样品的厚度，取平均值。

c.对于高反射或透明样品，需在样品两个表面喷碳和喷金。

（2）测试步骤

a.在红外检测器内注入液氮，30分钟后检测器稳定。

b.打开测量电源，打开路子加热单元电源，打开恒温水浴（设定温度比室温高2-3度） ，打开激光电源单元。

c.开机后调节吹扫气输出压力及等待流速稳定。

d.打开炉子，装样，关闭炉子。

e.抽真空后，充入保护气体，反复三次。

f.打开计算机测量软件，设定测量参数，开始测量。

4.结果分析

实验样品为氧化钇陶瓷材料，升温速率为10℃/min，温度点取200℃、400℃、600℃、800℃;每个温度点取3个值。测试结果为陶瓷材料的热扩散系数，为了得到材料的导热系数还需进行比热测试。比热测试也可采用激光导热仪进行测试，参比样品为石墨样品，测试条件与陶瓷材料一致，通过对比石墨样品比热数据库导出测试样品比热。材料密度可根据热膨胀实验进行修正。最后根据热扩散系数、比热及膨胀量推算出材料的导热系数。

以陶瓷导热系数实验为例，让学生了材料热传导过程，明确解激光电压、脉冲宽度、放大增益、采样时间、半升温时间、材料热扩散系数、比热、膨胀量、导热系数的概念及相互关系;理解整个实验流程、关键环节及注意事项，学会如何用热传导原理分析实验结果，为今后的工作测试、科研研究服务。

二、实验教学效果

材料的导热系数测定实验教学涉及热传导、激光闪射法的原理、激光导热仪的实践操作及结果分析，将热传导理论应用于实例，使理论不再抽象，不仅培养了学生的动手能力，还可以为以后的工作测试、科学研究提供测试手段和理论支撑。

参考文献：

[1]肖建庄，宋志文，张枫.混凝土导热系数试验与分析[J].建筑材料学报.2010（02）：17-21.

[2]吕兆华.泡沫型多孔介质等效导热系数的计算[J].南京理工大学学报.2001 （118）：257 -261.

篇5：吸声系数测试实验报告

一、实验目的

掌握材料吸声系数的测试原理及测试方法。

二、实验原理

采用北京声望电技术有限公司产的SW002驻波管、BSWA VS302USB双声学分析仪和BSWA-100型功率放大器。参照JJF 1223-2009驻波管标准规范（驻波比法）进行测量。如下图所示：测试样的直径为100mm，厚度30mm。选择线性网络，声压级为90dB粉红噪声源。数据处理采用Spectra LAB的声学软件。Sampling Rata 取“48000”，Decimation Ratio 取1，FFT size 取4096。

该试验的主要原理是：当扬声器发出声波在驻波管内传播时，驻波管内形成驻波 声场，沿管轴向方向会出现声压极大与极小的交替分布，利用可以移动的探

管传声器接收声压信号，然后根据声压极大值与极小值的比值可计算出材料的 吸声系数。这种测量方法的缺点是要求手动移动滑块确定探管的位置，步骤比较繁琐，实验耗时也较长。

三、实验材料

三种实验室无标记材料（多层非织造布合成材料），记为试样1、2、3。

四、实验步骤

1、开启设备预热半小时左右。

2、设置实验软件参数。

3、放入试样，移动小车，多次测试并记录数据。

4、处理并分析数据。

五、数据处理及分析

0.80.70.6 1dem 2o 3demodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemodemo吸声系数(α)0.50.40.30.20.1demodemodemodemodemo******0125016002000频率(Hz)

篇6：金属材料硬度试验实验报告

2.了解布氏硬度实验机的主要结构及操作方法。

二.概述 硬度是指材料对另一较硬物体压入表面的抗力，是重要的机械性能之一。它 是给初级金属材料软硬程度的数量概念，硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能 力越大，材料产生塑性变形就越困难，硬度实验方法简单，操作方便，出结果快，又无损于零件，因此被广泛应用。测定金属硬度的方法很多，有布氏硬度、洛氏 硬度和维氏硬度等。.布氏硬度（HB（1）布氏硬度实验的基本原理 布氏硬度实验是以一定直径的钢球施加一定负荷 P, 压入被测金属表面（如 图 1 所 示）保持一定时间，然后卸荷，根据金属表面的压痕面积 F 求应力值，以此作为 硬度值的计量指标，以 HB 表示，则 HB = P/F= P 眄

（5-1）

式中：

P —负荷（kgf）； D —钢球直径（mr）i —压痕深度（mr）i

图 5-1 布氏硬度实验原理图 由于测量压痕 d 要比测量压痕深度 h 容易，将 h 用 d 代换，这可由图 5-1（b）

中的△ Oab 关系求出：

(5-2)将式（5-2）代入式（5-1）即得:(5-3)式（5-3）中，只有 d 是变数，所以只要测量出压痕直径，就可根据已知的 D 和 P 值计算出 HB 值。在实际测量时，可根据 HB D P、d 的值所列成的表，若 D P 已选定，则只需用读数测微尺（将实际压痕直径 d 放大 10 倍的测微尺）

测量压痕直径 d，就可直接查表求得 HB 值。

由于金属材料有硬有软，所测工件有厚有薄，若采用同一种负荷（如 3000kgf）和钢球直径（如 10mm 时，则对硬的金属适合，而对软的金属就不合 适，会使整个钢球陷入金属中；若对厚的工件适合，而对薄的金属则可能压透，所以规定测量不同材料的布氏硬度值时，要有不同的负荷和钢球直径，为了保持 统一的，可以相互进行比较的数值，必须使 P 和 D 之间保持某一比值关系，以保 证所得到的压痕形状的几何相似关系，其必要条件就是使压入角保持不便。

由图 5-1（b）可知:

(a)（b）力和 ti 的关.系

D d —aux —=—(5-4)将式（5-4）代入式（5-3）得:

式（5-5）说明，当©值为常数时，为使 HB 值相同，P/D 2 也应保持为一定 值，因此对同一材料而言，不论采用何种大小的负荷和钢球直径，只要满足 P / D 2 =

常数，所得的 HB 值都是一样的。对不同材料，所测得的 HB 值也可进行比较。

P/D 2 比值有 30、10、2.5 三种，其试验数据和应用范围可参考表 5-1。

表 5-1 各种负荷、压头及应用范围 材料种类 布氏硬度 范围 试样厚度（mrh 负荷 P 与钢球 直径 D 之间的 关系 钢球直 径 D（mm 负荷 P（kgf）

负荷持续 时间（秒）

>63000

钢铁 140-450 6-3 P=30D 2750 10（黑色金属）

<3

2.5 187.5

>61000

同上 <140 6-3 P=10D 2250 10

<3

2.5 62.5

有色金属及

>61000

合金（铜、青 铜、黄铜、镁 31.8-130 6-3 P=10D 5 250 30 合金）

<3

2.5 62.5

>6250

同上 8-35 6-3 P=2.5D “ 5 62.5 60

<3

2.5 15.6

（2）布氏硬度试验的技术要求 1）被测金属表面必须平整光洁。）

压痕距离金属边缘应大于钢球直径，两压痕之间距离应大于钢球直径。

(5-5)）

HB 〉 450 的金属材料不得用布氏试验机测定。）

用读数测微尺测量压痕直径 d 时，应从相互垂直的两个方向上测量，然 后 取 其平均值。）

查表时，若使用的是 5、2.5mm 的钢球时，则应分别以 2 和 4 倍压痕直径查 阅。）

为了表明试验条件，可在 HB 之后标注 D/P/T，如 HB O /3 OOO / IO，即表示此硬度值 是在D=100mmP=3000kgf , T=10 秒的条件下得到的。

（3）布氏硬度试验机的结构及操作 HB-3000 型布氏硬度试验机的结构如图 5-2 所示。它是利用杠杆系统将负荷 加到金属表面上的。加卸负荷都是自动的。

图 5-2 HB-3000 布氏硬度试验机外形结构图 试验时，将试样置于试样台上，顺时针转动手轮，使试样上升直到钢球压紧 并听到“卡”一声为止。按上电钮，此时电动机通过变速箱使曲轴转动，连杆下 降，负荷通过吊环和杠杆系统施加于钢球上，保荷一定时间后，电动机自动运转，连杆上升，卸除负荷，使杠杆及负荷恢复到原始状态，同时电动机停止运转，再 反向回转手轮，使试样台下降，取下试样，即可进行压痕直径的测量，查表即得 HB 值。

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