水硬度的测定实验报告

水硬度的测定实验报告（共4篇）

篇1：水硬度的测定实验报告

硬度测量实验报告 一、实验目的1、了解常用硬度测量原理及方法; 2、了解布氏与洛氏硬度的测量范围及其测量步骤与方法;二、实验设备 洛氏硬度计、布洛维硬度计、轴承、试块 三、实验原理 1.硬度就是表示材料性能的指标之一,通常指的就是一种材料抵抗另一较硬的具有一定形状与尺寸的物体(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,因此在生产与科研中应用十分广泛。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。

2.洛氏硬度 洛氏硬度测量法就是最常用的硬度试验方法之一。它就是用压头(金刚石圆锥或淬火钢球)在载荷(包括预载荷与主载荷)作用下,压入材料的塑性变形浓度来表示的。通常压入材料的深度越大,材料越软;压入的浓度越小,材料越硬。下图表示了洛氏硬度的测量原理。

图: 未加载荷,压头未接触试件时的位置。

2-1:压头在预载荷 P0(98、1N)作用下压入试件深度为 h0 时的位置。h0 包括预载所相起的弹形变形与塑性变形。

2-2:加主载荷 P1 后,压头在总载荷 P= P0+ P1 的作用下压入试件的位置。

2-3:去除主载荷 P1 后但仍保留预载荷 P0 时压头的位置,压头压入试样的深度为 h1。由于 P1所产生的弹性变形被消除,所以压头位置提高了 h,此时压头受主载荷作用实际压入的浓度为h= h1-h0。实际代表主载 P1 造成的塑性变形深度。

h 值越大,说明试件越软,h 值越小,说明试件越硬。为了适应人们习惯上数值越大硬度越高的概念,人为规定,用一常数 K 减去压痕深度 h 的数值来表示硬度的高低。并规定 0、002mm 为一个洛氏硬度单位,用符号 HR 表示,则洛氏硬度值为: 002.0-Hh kR  3、布氏硬度 布氏硬度的测定原理就是用一定大小的试验力 F(N)把直径为 D(mm)的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面,保持规定时间后卸除试验力,用读数显微镜测出压痕平均直径 d(mm),然后按公式求出布氏硬度 HB 值,或者根据 d 从已备好的布氏硬度表中查出 HB 值。

测量范围为 8~650HBW

由于金属材料有硬有软,被测工件有厚有薄,有大有小,如果只采用一种标准的试验力 F 与压头直径 D,就会出现对某些工件与材料的不适应的现象。因此,在生产中进行布氏硬度试验时,要求能使用不同大小的试验力与压头直径,对于同一种材料采用不同的 F 与 D 进行试验时,能否得到同一的布氏硬度值,关键在于压痕几何形状的相似,即可建立F与D的某种选配关系,以保证布氏硬度的不变性。

特点:一般来说,布氏硬度值越小,材料越软,其压痕直径越大;反之,布氏硬度值越 大,材料越硬,其压痕直径越小。布氏硬度测量的优点就是具有较高的测量精度,压痕面积大,能在较大范围内反映材料的平均硬度,测得的硬度值也较准确,数据重复性强。

四、实验内容 1.测量滚动轴承表面洛氏硬度值 使用洛氏硬度计对轴承外圈进行硬度测定,记录相关测量数据:

加载力(kgf)=

1471 N

硬度值测定平均值 测量次数 第一次 第二次 第三次 HRC 61、9 61、2 62、6 61、9 2.测量试块表面布氏硬度值 在布洛维硬度计上,使档位调至布氏硬度测定档,试块进行表面硬度测定,记录相关测定数据: 加载力(kgf)=

980 N

凹痕直径(mm)平均值(mm)测定次数 第一次 第二次 第三次 X 方向 254、9 251、2 250、1 252、1 Y 方向 256、3 244、6 250、5 250、5)-D-(D22 2d DPHB

(D=2、5 mm;

d=读数差×0、004)五、思考题 1.测量硬度前为什么要进行打磨？ 答:测试样品与工作台的接触面不平。按照国家标准 GB/T 230、1-2004,洛氏硬度值=100-h/0、002,式中 h 为洛氏硬度计压头压入样品的深度,也就就是说每 0、002 毫米或 2 微米代表 1HRC硬度单位,因此被测试样品与工作台接触面的平整度将对测试结果产生极大的影响。当试样底面不平时,载荷完全施加时只要试样因为不平整而导致轻微的偏转,就可能使压头多向下移动几个微米,测试结果就可能引起 1-5HRC 的误差,甚至更大。因此,测试前被测样品的底面必须用机械加工(如磨床)或手工方法(如砂纸打磨)磨平,以减小测试误差。

2.HRC、HB 与 HV 的试验原理有何异同? 答: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)。

2、洛氏硬度(HR)

当 HB>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量。它就是用一个顶角 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,分三种不同的标度来表示:

HRA:就是采用 60kg 载荷与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:就是采用 100kg 载荷与直径 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:就是采用 150kg 载荷与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)。维氏硬度(HV)

以120kg以内的载荷与顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度 HV 值(kgf/mm2)。

3.HRC、HB 与 HV 各有什么优缺点？各自适用范围就是什么？举例说明 HRC、HB 与 HV适用于哪些材料及工艺？

答:布氏硬度(HB)适用于退火正火钢,压痕大,适用于硬度不均匀材料,不适用于薄料。硬度值应在有效测量范围内(HRC 为 20-70)为有效;布氏硬度计多用于原材料与半成品的检测,由于压痕较大一般不用于成品检测。一般 HBS 只适用于 450N/mm 2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄材料不适用;维氏硬度适用于较大工件与较深表面层的硬度测定,小负荷维氏硬度试验负荷 1、961~<49、03N,它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定;显微维氏硬度试验负荷<1、961N,适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。

篇2：学生实验水硬度测定方法改进

1 试剂与仪器

1.1 试剂

1.1.1 国际方法缓冲液及铬黑T指示剂的配制 (1) 缓冲液

(pH=10) 的配制:称取16.9g分析纯氯化铵, 溶于143ml分析纯浓氢氧化铵中。另取1.179g分析纯乙二胺四乙酸二钠和0.780g分析纯硫酸镁, 共溶于50ml蒸馏水中, 并将此溶液用蒸馏水稀释至250ml。

(2) 铬黑T指示剂的配制:称取0.5g铬黑T, 溶于10ml缓冲液中, 用无水乙醇稀释至100ml, 可稳定1个月。

1.1.2 本方法缓冲液及铬黑T指示剂的配制 (1) 缓冲液的配

制[1]:取20g氯化铵, 溶于500ml水中, 加入100ml浓氨水, 用水稀释至1 000ml。

(2) 铬黑T指示剂的配制:称取0.5g铬黑T加入100g优级纯氯化钠中, 研成细粉, 放置于105~110℃烤箱中, 1小时后取出, 冷却后贮存于棕色试剂瓶中, 备用。

1.2 仪器

50ml移液管、三角瓶及常用的实验室仪器[2]。

2 结果与讨论

吸取缓冲液25ml于三角瓶中, 加入25ml蒸馏水, 加氨水调节溶液至中性。加入0.2g铬黑T指示剂, 用EDTA-2Na溶液滴定。当溶液由紫红色变为蓝色时表示实验成功。

2.1 2种铬黑T指示剂比较 (见表1)

由表1可见, 2种铬黑T指示剂配制方法测定的结果, 其相对误差均在5%以内, 说明2种方法无显著性差异。

2.2 标定EDTA-2Na时pH的调节

2.2.1 未调节p H时, 2种缓冲液用量比较 (见表2) 从表2可

以看出, 未调节pH值时2种配制方法测定的结果, 其相对误差均在5%以内, 说明2种方法无显著性差异。

2.2.2 加入氨水调节p H=7时, 2种缓冲液用量比较 (见表3) 从

表3可以看出, 调节pH值2种配制方法测定的结果, 其相对误差均在5%以内, 说明2种方法无显著性差异。

3 结论

3.1 对铬黑T指示剂的分析

通过以上对比实验说明国际方法与本方法中的铬黑T指示剂对实验结果无影响。国际方法中的铬黑T指示剂配制需要无水乙醇, 此液体特别容易挥发, 从而影响实验结果。而铬黑T指示剂又难溶于无水乙醇, 且有颜色, 不易看出是否溶于无水乙醇。本方法中的铬黑T指示剂则解决了这些问题, 提高了实验的准确性。

3.2 对pH是否需要调节的分析

通过以上对比实验说明本方法中的缓冲液可用于学生实验中 (钙和镁浓度的测定) 。由表2、表3可以看出, 调节pH与否与最后的反应结果没有关系, 可省去调节pH步骤, 避免学生直接吸入刺激性气体氨气。本方法减少了缓冲液配制过程中的繁琐程序, 节约了试剂购置费, 保证了分析结果的准确、可靠。

参考文献

[1]李慧敏, 李宗善.总硬度测定中缓冲液配制方法的改进实验[J].环境科学与技术, 2005, 28 (Z1) :51～53.

篇3：湖泊水物理性质测定实验的开展

【关键词】水文；湖泊；测定

水文学课程是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会之间相互关系的科学[1]，是高师地理专业的一门专业基础课程，是中学地理教育教学的重要组成部分。研究水文要素的性质、形成机制和发展规律，通常是通过水文测验来揭示的。水文测验是水文理论研究、地理环境研究和水文工作的基础。水文测验是水文理论研究、地理环境研究和水文工作的基础。湖泊水物理性质测定实验是了解湖泊水物理性质的一种重要方法，也是一项研究区域自然地理环境的综合性强的实习项目，因此很多高校在水文学的教学中都会开展湖泊水物理性质测定实验。笔者根据高校水文实验开展的情况，谈谈湖泊水物理性质测定实验开展意义、内容、方法和注意事项。

1.实验的目的及意义

湖泊是一种最常见的水体，是地球上陆地水的组成部分，具有调节河川径流和区域气候的作用，是人类生活和生产的重要水源。了解湖泊水体的水文现象及其运动变化规律，对完整地认识某一自然地理环境有着重要作用。

学生进行湖泊水文物理特性观测，掌握湖泊水物理性质测定方法，了解湖泊水有关物理性质的分布变化规律，增强水文测验的基本技能，培养野外观察，动手和分析等地理野外工作技能，理论联系实际，进一步巩固和加深水文理论知识。此外学生通过对水库历年水文资料的调查，收集、整理成精确的、具有代表性的基本水文资料分析，可以加强对区域水文的特征分析，探索水文和地理环境的变化规律，拓展地理思维，提升专业技能。

2.实验的主要内容和方法

作为高师地理专业学生的教学实习，湖泊水物理性质测定主要包括水深、水温、透明度、水色的物理性质测定。

2.1水深测量

湖泊水深的测量是分析该湖泊水物理性质变化规律的必要前提。湖泊的水深是指测定水面至湖底的铅直距离，深测量主要为确定测站深度。水深测量测点的选取与布设一般由研究任务来决定，测定密度需根据规范而定。小型湖泊一般用测深杆、测深锤来测深；大型湖泊则用回声测深仪測水深。

2.2水温的测定

湖水热量来源主要是太阳辐射能，而热量的消耗主要是蒸发。由于水的热容量大，导热率小，故在动力混合较弱和水深较大的情况下，上下层水温就有较大的差别[2]。测定不同深度的水温，以了解湖水温度的垂直分布情况。通过水温计测定水温，观测时选择好观测点，如湖中心和湖边缘各取2个观测点。选好观测点后，测定观测点水面以下每隔10m水深的水温。水温测定时，水温计需在待测水深的位置停留5分钟以上。

2.3透明度的测定

湖水的透明度是指湖水的能见度，也就是湖水的清澈程度。因此，湖水透明度的测定，就是测定湖水的透光能力。用透明度盘来进行透明度测定，测定时选择在船甲板的避光处，将直径30cm的白色圆盘（透明度盘）垂直放入水中，当隐约可见白色圆盘时，从水面到白色圆盘的水深，便是透明度值。重复测2至3次，取其平均值，便为湖泊该处的透明度。测定透明度时，需注意检查透明度板是否清洁；悬挂透明度板绳索是否牢固，尺度标记是否准确。

2.4水色的测定

纯水是无色的。自然界水体的水色是由水体的光学性质以及水中悬浮物质、浮游生物的颜色决定的，是水对光线选择吸收和散射作用的结果。湖泊的水色是指自湖面及湖水中发出与湖面外的光的颜色，湖泊水色根据水色计目估确定。水色计是由21支无色玻璃管内分别密封21种不同色级构成的，颜色由深蓝到黄绿直到褐色，并以号码1～21代表水色。由于水色的决定因素与透明度相同，故其测定可在透明度测定后紧接着用水色进行比色测定。将透明度板提到透明度一半的水层里，用水色计对比透明度板上所呈现的湖水颜色，找出水色计上最近似的色级号码，即为所观测的湖水水色。

3.实验的注意事项

3.1加强学生实验安全教育

安全教育是实验教学顺利开展的保障。湖泊水物理性质测定主要在野外进行，学生要爬山涉水、实验的开展存在安全隐患。如野外考察毒植物、动物的生物危害；突发滑坡、崩塌、地震、雷电自然灾害；机械仪器设备不当使用的人身伤害；学生下水、乘船事故、贵重财务遗失、实验仪器损坏、登山失足等问题，都将导致实验不能正常进行，影响实验教学。“安全第一，以生为本”，因此在实验开展前要做好学生的实验安全教育工作，强化学生安全意识。

3.2做好实验示范和指导

首先实验教师要向学生讲解清楚实验目的、实验原理、实验仪器性能以及实验仪器的规范操作步骤、正确观察、记录和处理实验数据的方法等。其次实验教师需先演示实验的规范操作，使学生对实验的规范操作有感性知识，从而更好地进行实验观测从而达到实验效果，获得正确的观测数据。再次，由于学生实验是由学生自行进行的，而不同学生的知识水平与能力层次也各有不同，实验教师还应在实验现场对学生进行巡视指导，及时发现学生在实验中出现的问题并进行纠正和个别指导。最后在实验过程中如出现实验仪器故障，教师应尽快排除故障，以保障实验的顺利进行。

3.3指导学生分析观测结果

实验观测结束后，指导学生分析实验数据，使学生正确分析实验结果。如结合湖泊水物理性质测定的各项实测数据绘制湖水温度垂直分布曲线图，并分析其规律和原因；分析透明度与水色的关系；分析在一天中的不同时间进行水温观测的不同数据，作出表层和不同深度水温在一天中的变化曲线或者折现，并与收集到的当地气温变化数据进行对比，总结规律，查找原因，进行讨论；思考水深和水温的观测的季节变化规律。通过这些实验分析，及时把学生的思维从实验操作中引导到实验总结中来，并根据实验过程中观察到的现象，进行归纳处理，得出正确的实验结论；根据实验操作和已有的知识经验，推理演绎、获取规律性知识拓展学生地理思维。

【参考文献】

[1]黄锡荃，李惠明，金伯欣编.水文学[M].北京：高等教育出版社，1985，6：1.

篇4：水硬度的测定实验报告

关键词：地下水；总硬度；电位滴定；测定

中图分类号 O661.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）22-25-02

Abstract：In this paper，the total hardness in groundwater was determined by automatic potentiometric titration instead of manual titration and it indicated the end of the mutation by potential. And it was compared with the manual titration experiments，the results show that it is a good method of determination of the total hardness which has high accuracy，better precision，small interfering，saving labor，etc.

Key words：Groundwater；Total hardness；Potential Titration；Determination

钙（Ca）广泛地存在于各类的天然水中，主要来源于含钙岩石（如石灰岩）的风化溶解，是构成水中硬度的主要成分。镁是天然水中的一种常见成分，主要是含碳酸镁的白云岩以及其它岩石的风化溶解产物，镁盐是水质硬化的主要因素。硬度过高的水不宜作工业使用，特别是锅炉作业，由于长期加热的结果，会使锅炉内壁结成水垢，不仅影响热的传导，而且还隐藏着爆炸的危险，此外硬度过高的水也不利于人们生活中的洗涤及烹饪[1]。因此，总硬度是地下水、生活饮用水等相关规范和标准中规定的必测项目。

水体总硬度的测定方法主要有EDTA络合滴定法、电感耦合等离子体发射光谱法、原子吸收法、电位滴定法[2]。本文从精密度和准确度2个方面对全自动电位滴定法和手动滴定法进行了比对研究。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

1.1.1 仪器 855型自动电位滴定仪，附钙电极（瑞士万通）；玻璃酸式滴定管（50mL）（上海）。

1.1.2 试剂 氯化铵：分析纯；硫酸镁：分析纯；二水合EDTA二钠：优级纯；氨水：分析纯；碳酸钙：分析纯；铬黑T：分析纯；氯化钠：分析纯；盐酸：分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1 全自动滴定仪器条件 电极：钙电极；加液速度：2mL/min；滴定速度：慢档；停止体积：50mL；停止等当点：2个；到达等当点后继续加液体积：1mL；等当点识别标准：5mV；等当点识别：最后。

1.2.2 样品测定

1.2.2.1 全自动滴定法 准确量取50.0mL样品于瑞士万通定制的250mL烧杯瓶中，加4mL缓冲溶液，将烧杯瓶放入自动样品盘中，进入855自动电位滴定仪的样品操作系统，选用钙电极，用二水合EDTA-二钠溶液滴定至终点，记录二水合EDTA-二钠溶液的用量。

1.2.2.2 手动滴定法 准确量取50.0mL样品于250mL锥形瓶中，加4mL缓冲溶液和50～100mg铬黑T指示剂干粉，立即在不断振摇下，用二水合EDTA二钠标准溶液滴定至终点。

2 结果与分析

2.1 准确度试验 按照自动测定分析步骤，用瑞士万通855型自动电位滴定仪分析中国环境监测总站制备总硬度标准样品，以检验该自动滴定方法的准确性。本文测定了2个不同浓度总硬度值的标准样品200732、200734，结果见表1，由表1可知，其测定值均在保证值范围内。

2.2 精密度试验 分别采用全自动滴定法和手动滴定法对3个不同浓度的样品各平行测定6次，测定结果见表2～4。由表2～4可知，全自动滴定法测定3个浓度（由低到高）的精密度分别为1.9、1.1、0.3，手动滴定法测定3个浓度（由低到高）的精密度分别为2.6、1.4、0.4。由此可知，全自动滴定的精密度均优于手动滴定的精密度。

2.3 2种方法分析结果差异性比较 选取9份不同水样（n=9），使用电位滴定法与手工滴定法同时进行测定，2种方法获得的结果进行统计学t配对检验，结果见表5。计算得出t=0.820，给定α=0.05，由t0.05（8）=2.306，结果t=0.820，故可得出2种方法获得的结果无显著性差异。

3 结论与讨论

本文通过对全自动滴定法和手动滴定法测定水中总硬度值的比对研究，结果表明：2种滴定方法测定实际样品结果等效，都有很好的准确度和精密度，其中全自动滴定法的精密度又优于手动滴定法。

全自动滴定法不受水样浊度和色度的影响，不需要指示剂，避免了手动滴定总硬度的以下缺点：（1）由于配位反应较慢，滴定速度不宜太快，接近终点时更要缓慢滴定并充分摇动，否则很容易滴定过量；（2）手动滴定时，如果水样中含有微量的铜离子时，指示剂终点变色不清楚，需要加掩蔽剂。应用该方法，即加快了实验室总硬度的分析速度，又解放了总硬度实验人员的劳动强度，是测定水中总硬度分析实验中值得推广的滴定方法。

参考文献

[1]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.《水和废水监测分析方法》（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2009：412.

[2]卢海燕，李轩.电位滴定法连续测定水中钙和镁[J].广州化工，2009，37（4）：147-148.