1. 了解硬度測定的基本原理及應用範圍。
2. 了解洛氏硬度試驗機的主要結構及操作方法。
硬度是金屬材料區域性抵抗硬物壓入其表面的能力或金屬材料表面抵抗區域性塑性變形的能力。硬度測量能夠給出金屬材料軟硬程度的數量概念。硬度值越高，表明金屬抵抗塑性變形的能力越大，材料產生塑性變形就越困難。
另外硬度與其他機械效能（如強度指標σb及塑性指標ψ和δ）之間有著一定的內在聯絡【低碳鋼σb≈0.36hb，高碳鋼σb≈0.34hb，合金調質鋼σb≈0.
36hb，灰鑄鐵σb≈0.1hb】。所以從某種意義上說硬度的大小對於機械零件或工具的使用效能及壽命具有決定性意義。
測量硬度的方法主要有壓入法、回跳法和刻劃法三大類：
①壓入硬度：主要用於金屬材料，方法是用一定的載荷將規定的壓頭壓入被測材料，以材料表面區域性塑性變形的大小比較被測材料的軟硬。由於壓頭、載荷以及載荷持續時間的不同，壓入硬度主要有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等幾種。
②回跳硬度：主要用於金屬材料，方法是使用一特製的小錘從一定高度自由下落衝擊被測材料的試樣，並以試樣在衝擊過程中的儲存（繼而釋放）應變能的多少（通過小錘的回跳高度測定）確定材料的硬度。
③劃痕硬度：主要用於比較不同礦物的軟硬程度，方法是使用一端硬一端軟的棒，將被測材料沿棒表面劃過，根據出現劃痕的位置確定被測材料的軟硬。定性地說，硬物體劃出的劃痕長，軟物體劃出的劃痕短。
在機械工業中廣泛採用壓入法來測定硬度。
壓入法硬度試驗的主要特點是：實驗時應力狀態最軟（即最大切應力遠遠大於最大正應力），因而不論是塑性材料還是脆性材料均能發生塑性變形。金屬的硬度與強度指標之間存在如下近似關係：
σb=k×hb
σb ：材料的抗拉強度值；hb：布氏硬度值；k：係數
退火狀態的碳鋼 k＝0.34~0.36
合金調質鋼 k＝0.33~0.35
有色金屬合金 k＝0.33~0.53
硬度值對材料的耐磨性、疲勞強度等效能也有一定的參考價值，通常硬度值高，這些效能也就好。在機械零件設計圖紙上對機械效能的技術要求，往往只標註硬度值，其原因就在於此。硬度測量後由於僅在金屬表面區域性體積內產生很小壓痕，並不損壞零件，因而適合於成品檢驗。
莫氏硬度筆（對應材料鑲嵌在筆頭）：表示礦物硬度的一種標準。2023年由德國礦物學家莫斯(frederich mohs)首先提出。
應用劃痕法將稜錐形金剛鑽針刻劃所試礦物的表面而發生劃痕,習慣上礦物學或寶石學上都是用莫氏硬度。用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度：1滑石(talc)（硬度最小），2石膏(gypsum)，3方解石(calcite)，4螢石(fluorite)，5磷灰石(apatite)，6正長石(feldspar; orthoclase; periclase)，7石英(quartz)，8黃玉(topaz)，9剛玉(corundum)，10金剛石(diamond)。
（1）洛氏硬度試驗的基本原理
洛氏硬度測試法是目前應用最廣泛的硬度試驗方法。洛氏硬度試驗的原理和布氏的不同在於：它不是以測量壓痕的面積來計算硬度，而是根據壓痕深度來確定硬度值指標。
一般洛氏硬度機不需要直接測量壓痕深度，其值可由刻度盤上的指標指示出來（或液晶顯示屏顯示）。洛氏硬度測定時，在規定條件下，將壓頭（頂角為120°的金剛石圓錐或直徑為1/16"（1.588mm）的淬火鋼球或硬質合金球）分兩個步驟壓入試樣表面。
卸除主試驗力後，在初試驗力下測量壓痕殘餘深度h，然後根據壓痕的深度確定被測金屬材料硬度值的方法稱為洛氏硬度測試法，具體過程如下：
圖1 洛氏硬度試驗原理圖
圖1中0-0位置為未加載荷時的壓頭位置，1-1位置為加上10 kgf預加載荷後的位置，此時壓入深度為h1，2-2位置為加上主載荷後的位置，此時壓入深度為h2，h2包括由載入所引起的彈性變形和塑性變形，卸除主載荷後，由於彈性變形恢復而稍提高到3-3位置，此時壓頭的實際壓入深度為h3。洛氏硬度就是以主載荷所引起的殘餘壓入深度（h=h3-h1）來表示。但這樣直接以壓入深度的大小表示硬度，將會出現硬的金屬硬度值小，而軟的金屬硬度值大的現象，這與布氏硬度所標誌的硬度值大小的概念相矛盾。
為了與習慣上數值越大硬度越高的概念相一致，採用一常數（k）減去（h3-h1）的差值表示硬度值。為簡便起見又規定每0.002mm壓入深度作為乙個硬度單位（即刻度盤上一小格）。
洛氏硬度值的計算公式如下：
hr=（k-h）/0.002 (h=h3-h1)
式中：h1------預加載荷壓入試樣的深度（mm）；
h3------卸除主載荷後壓入試樣的深度（mm）；
k------常數，採用金剛石圓錐時k＝0.2mm（用於hra、hrc）；採用鋼球時k＝0.26mm（用於hrb）。
因此上式可改為：
hrc（或hra）＝；hrb＝
洛氏硬度測試法測硬度簡便、迅速、壓痕小，可測定的材料範圍廣。但由於壓痕小，對組織比較粗大且不均勻的材料，所測結果不夠準確，因此，需要在試樣上測定三點取其平均值。硬度反映材料的耐磨性，也是金屬材料的一項重要效能指標。
由於洛氏硬度試驗所用的試驗力較大，不易用於測定極薄試樣及滲碳層、金屬鍍層的硬度，因此可在洛氏硬度試驗原理的基礎上，通過減小試驗力，提出了表面洛氏硬度的試驗方法。表面洛氏硬度二等標尺有6種，可參見我國現行標準gb 1818-1994《金屬表面洛氏硬度試驗方法》國家標準及其修訂標準。
洛氏硬度試驗採用3種試驗力，3種壓頭，它們共有9種組合，對應於洛氏硬度的9個標尺。這9個標尺的應用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。其中以hra、hrb和hrc三種洛氏硬度最為常用。
洛氏硬度中hra、hrb、hrc中的a、b、c為三種不同的標準，稱為a標尺、b標尺、c標尺。三種標尺的初始壓力均為98.07n（10kgf）【千克力就是一千克物質在地球上受到的地心引力，即1n=0.
102kgf或1kgf=9.8n】，最後根據壓痕深度計算硬度值。標尺a使用的是球形菱形壓頭，然後加壓至588.
4n（60kgf）；標尺b使用的是直徑為1/16"（1.588mm）的淬火鋼球，然後加壓至1471n（150kgf），因此標尺b適用於較軟的材料檢測；標尺c適用於較硬材料的檢測。其中hrc標尺用於測試淬火鋼、回火鋼、調質鋼和部分不鏽鋼。
這是金屬加工行業應用最多的硬度試驗方法。hrb標尺用於測試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、部分不鏽鋼及較硬的鋼合金。hra標尺儘管也可用於大多數黑色金屬，但是實際上一般只限於測試硬質合金和薄硬鋼帶材料。
根據金屬材料軟硬程度不一，可選用不同的壓頭和載荷配合使用。
表注： (1) 金剛石圓錐的頂角為120°+30'，頂角圓弧半徑為0.21±0.01mm
(2) 初負荷均為10公斤
（2）洛氏硬度試驗機的結構和操作
（3）注意事項：
（a）試樣表面需平整光潔，不得帶有油、氧化皮、裂縫、凹坑等。可用細砂輪或砂紙將工件表面磨平，磨製過程中工件表面溫度不得超過150oc。
（b）根據工件的大小與形狀選擇適當的工作台，以保證試件能平穩的安放在工作台上，並使被測表面與壓頭保持垂直。
（c）根據被測金屬材料的硬度高低，按表1選擇壓頭、載荷。
（d）試樣厚度應不小於壓痕深度的10倍。兩相鄰壓痕中心距離及壓痕中心至試樣邊緣的距離不應小於3mm。
（e）載入時力的作用線必須垂直於試樣表面。
hrs-150洛氏硬度計
標準硬度塊
測試樣品
1. 了解洛氏硬度計的構造、原理和使用方法，操作規程及注意事項
2. 選擇合理的壓頭、載荷及力的保持時間等引數
3. 用標準硬度試驗塊校正硬度計的準確度
4. 金屬試樣試驗
5. 資料記錄
1. 常見硬度測試方法，簡述各壓入法試驗原理
2. 資料記錄及處理
實驗1 金屬材料的拉伸實驗
一 試驗目的 1 測定低碳鋼 q235 鋼 的強度效能指標 上屈服強度 下屈服強度 和抗拉強度 2 測定低碳鋼 q235 鋼 的塑性效能指標 斷後伸長率 和斷面收縮率 3 測定灰鑄鐵 ht250 的強度效能指標 抗拉強度 4 觀察 比較低碳鋼 q235 鋼 和鑄鐵兩種材料的力學效能 拉伸過程及破壞現...
金屬材料扭轉實驗
在實際工程機械中，有很多傳動是在扭轉情況下工作。設計扭轉軸所用的許用剪應力，是根據材料在扭轉破壞試驗時，所測出的扭轉剪下屈服極限 s或剪下強度極限 b而求得的。在扭轉試驗時，即使韌性極好的金屬也能在扭轉時發生斷裂，由於扭轉斷裂後外形無明顯變化，從而可以精確地計算應力和應變情況。一 實驗目的 1 測定...
金屬材料拉伸實驗
一 實驗目的 1 測定低碳鋼的屈服強度 抗拉強度 斷後伸長率和斷面收縮率。2 測定鑄鐵的抗拉強度。3 比較低碳鋼 塑性材料 和鑄鐵 脆性材料 在拉伸時的力學效能和斷口特徵。4 觀察金屬材料在拉伸過程中的變形與破壞。二 實驗裝置 1 we 300型 we 600型液壓式萬能材料試驗機。2 游標卡尺 公...