機械製造基礎
實驗指導書
臨沂大學機械工程學院
實驗須知
1．實驗不得無故缺席，否則取消期未考試資格；
2．實驗前認真做好預習，明確實驗目的和原理，了解實驗內容和步驟，以及注意事項；
3．實驗過程中必須服從指導教師的指導，嚴格遵守安全及裝置操作規章制度；
4．損壞裝置、儀器根據情節輕重按學校規定進行全部或部分賠償；
5．在實驗過程中認真記錄好實驗資料，實驗完畢後，實驗資料及結果經指導教師認可並簽字後方能離開實驗室；
6．實驗報告格式在本指導書後；交實驗報告時同時還必須附上指導教師簽字的實驗資料及結果。
目錄實驗一金屬材料的硬度測定1
實驗二拉伸試驗3
實驗三衝擊試驗7
實驗四鐵碳平衡組織觀察9
試驗五鑄鐵金相組織觀察11
附錄12
1. 了解材料洛氏硬度測定原理；
2. 了解洛氏硬度的測量範圍及硬度計測量步驟和操作方法。
洛氏硬度計、hrc標準試樣、t10淬火剛硬度試樣、砂紙等
1. 硬度試驗的物理意義和工程意義；
2. 洛氏硬度的原理，適用範圍；
測定hrc
（1）鋼樣品其中一塊t10鋼，一塊標準試樣；；
（2）測hrc所用壓頭為120金剛石圓錐，壓力為150kg（其中預加壓力
（3）用樣品在洛氏硬度計測至少三個點的硬度資料，然後將三個資料求平均值，得出該材料淬火後的hrc。
洛氏硬度試驗方法是以乙個錐頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.558mm（1/16in）的鋼球為壓頭，在先後兩次載荷（初載荷與主載荷）作用下，壓入被測試金屬表面，然後卸除主載荷，在保留初載荷情況下，測出由主載荷引起的塑性變形的壓入深度h,再由h值確定洛氏硬度值。h值愈大時，被測試金屬的洛氏硬度值愈低；反之，則愈高。
hrc=（k-h）/0.002，k為常數，h為卸掉載荷後的壓痕深度。在實際實驗時，都是由硬度計的指示器表盤上直接讀出所測的硬度值。
洛氏硬度試驗時，可用不同壓頭和不同的主載荷組成不同的洛氏硬度標尺。最常用的是hra hrb hrc三種其中hrc適用於測量硬度值高於230hbs的較硬金屬；hrb適用於測量硬度值低於230hbs的較軟金屬；hra適用於測量硬脆的金屬材料或淺層表面硬化的金屬。洛氏硬度試驗操作迅速簡便，且壓痕較小，可以測定成品或較薄金屬的硬度，故目前生產上應用廣泛。
硬度計由機身、主軸槓桿機構、加荷機構負荷變換機構及試驗台公升降機構等部分組成。
在投影屏上可以直接讀出試樣的洛氏硬度值，而布氏試驗，試樣上的壓痕需在讀數顯微鏡下測量，然後再計算或查表求出硬度值。
（一） 試驗前的準備工作
1. 試樣的準備
（1） 試樣表面應精細製備，使其光滑，不得帶有油脂、氧化皮、漆層、裂紋、顯著加工痕跡、凹坑和其它汙物；
（2）試樣表面通常為平面。
2. 工作台的選擇及安裝；
3. 總負荷的預選；
4．壓頭的選擇
hrc按表進行預選
洛氏硬度實驗的壓頭、載荷數和適用範圍
（二）試驗程式
1. 將試樣放在工作台上，轉動手輪使試樣的測試面與壓頭接觸，繼續緩慢轉動手輪，使試樣繼續公升高，施加初試驗力之指示器的小指標於紅點處，大指標應垂直向上指向標記b與c處，其偏移量不得超過±5個硬度值，否則另選乙個位置進行。
2. 輕拍或稍微轉動指示器刻度盤，使指標對準b與c處。
3. 將操作手把向後推倒，施加總試驗力，直至指標轉動變慢到停止，保持時間約10秒，再將操作手把扳回，卸除主試驗力。
4. 按指示器的大指標所指的刻度讀取硬度值。當採用金剛石壓頭時，按刻度盤外標記的黑子讀數；當採用鋼球壓頭時，按刻度盤內圈標記為b的紅字讀數。
5. 降下工作台取出試樣。
畫表並作資料處理
1．了解試驗裝置——萬能材料試驗機的構造和工作原理，掌握其操作規程及使用時的注意事項。
2．測定低碳鋼的屈服極限σs,強度極限σb、伸長率、斷面收縮率。
3．觀察低碳鋼在拉伸過程中的頸縮現象。
1．量具：游標卡尺、鋼尺。
2．裝置：萬能材料試驗機。
圖1-1 液壓式萬能材料試驗機外形圖
下面將萬能材料試驗機的構造、工作原理及操作規程介紹如下：
在材料力學實驗中，最常用的機器是萬能材料試驗機。它可以做拉伸、壓縮、剪下、彎曲等試驗，故習慣上稱它為萬能材料試驗機，簡稱為全能機。全能機有多種型別。
3．操作步驟
①載入前，測力指標應指在度盤的「零」點，否則必須加以調整。調整時，先開動油幫浦電動機，將活動平台公升起3～5mm左右，然後稍旋動擺桿上的平衡鉈，使擺桿保持鉛直位置，再轉動水平齒條使指標對準「零」點。其所以先公升起活動平台才調整零點的原因，是由於上橫樑、活動立柱8和活動平台等有相當大的質量，要有一定的油壓才能將它公升起。
但是這部分油壓並未用來給試樣載入，不應反映到試樣載荷的讀數中去。
②選擇量程，裝上相應的錘重。再一次按①方法，校準「零」點。調好回油緩衝器的旋鈕，使之與所選的量程相同。
③安裝試樣。壓縮試樣必須放置墊板。拉伸試樣則須調整下夾頭位置，使拉伸區間與試樣長短適應。注意：試樣夾緊後，絕對不允許再調整下夾頭，否則會造成燒毀下夾頭電動機的嚴重事故。
④調整好自動繪圖儀的傳動裝置和筆、紙等。
⑤檢查送油、回油閥，一定要注意它們均應在關閉位置。
⑥開動油幫浦電動機，緩緩開啟送油閥，用慢速均勻載入。
⑦實驗完畢，立即停車取下試樣。這時關閉送油閥，緩慢開啟回油閥，使油液洩回油箱，於是活動平台到原始位置。最後將一切機構復原，並清理機器。
（4）注意事項
①開車前和停車後，送油閥、回油閥一定要在關閉位置。載入、解除安裝和回油均應緩慢進行。載入時要求測力指標勻速平穩地走動，應嚴防送油閥開得過大，測力指標走動太快，致使試樣受到衝擊作用。
②拉伸試樣夾住後，不得再調整下夾頭的位置，以使帶動下夾頭公升降的電動機燒壞。
③機器運轉時，操縱者必須集中注意力，中途不得離開，以免發生安全事故。
④試驗時，不得觸動擺錘，以免影響試驗讀數。
⑤在使用機器的過程中，如果聽到異聲或發生任何故障應立即停車（切斷電源），進行檢查和修復。
為了檢驗低碳鋼拉伸時的機械性質，應使試樣軸向受拉直到斷裂，在拉伸過程中以及試樣斷裂後，測讀出必要的特徵資料（如；ps、pb、l1、dl）經過計算，便可得到表示材料力學效能的四大指標： s、b、、。
試樣的各部分名稱如圖
夾持部分用來裝入試驗機夾具中以便夾緊試樣，過渡部分用來保證標距部分能均勻受力，這兩部分的形狀和尺寸，決定於試樣的截面形狀和尺寸以及機器夾具型別。
標距10是待試部分，也是試樣的主體，其長度通常簡稱為標距，也稱為計算長度。
試樣的尺寸和形狀對材料的塑性性質影響很大。為了能正確地比較材料的機械性質，國家對試樣尺寸作了標準化規定。
1）測定試樣的截面尺寸——圓試樣測定其直徑d0的方法是：在試樣標距長度的兩端和中間三處予以測量，每處在兩個相互垂直的方向上各測一次，取其算術平均值，然後取這三個平均數的最小值作為d0；
2）試樣標距長度10除了要根據圓試樣的直徑d0來確定外，在標距長度的兩端各打一小標點，此二點的位置，應做到使其聯線平行於試樣的軸線。兩標點之間用鋼尺測量長度，測量3次取平均值，用來測定延伸率。
3）根據低碳鋼的強度極限，估計加在試樣上的最大載荷，據此選擇適當的機器量程（也稱載荷級）。選定好機器量程，掛好相應擺錘之後就可按一般程式調整試驗機，安裝試樣。
4）用慢速載入，使試樣的變形勻速增長。在試樣勻速變形的過程中，測力盤上的指標起初也是勻速前進的，但是，當指標停止前進或來回擺時就表明試樣進入屈服階段，讀出此時的最小載荷ps。屈服階段終了以後，要使試樣繼續變形，就必須加大載荷。
這時載荷——變形曲線將開始上公升。隨著實驗的繼續進行，載荷——變形曲線將前因後果趨平緩。當載荷達到最大pb之後，測力指標也相應地由慢到快地迴轉。
最後試樣斷裂。根據測得的pb可以按計算出強度極限。
5）試樣斷後標距部分長度11的測量：將試樣拉斷後的兩段在拉斷處緊密對接起來，盡量使其軸線位於一條直線上。一般可忽略中間縫隙測量兩端點間的長度。測量了 11，按下式計算伸長率，即
拉斷後縮頸處截面積a1的測定：圓形試樣在縮頸最小處兩個相互垂直方向上測量其直徑，用二者的算術平均值作為斷口直徑d1，來計算其a1。斷面收縮率按下式計算：
測定低碳鋼拉伸時的強度和塑性效能指標試驗的資料記錄與計算
（一）試樣尺寸記錄
（二）實驗記錄
實驗資料記錄
（三）計算結果
屈服極限： σs== kgf/mm= mp
強度極限： σb= kgf/mm= mp
伸長率： δ=×100%= %
面縮率： ψ =×100%= %
1.測定低碳鋼的衝擊效能指標：衝擊韌度。
2.測定灰鑄鐵的衝擊效能指標：衝擊韌度。
3.熟悉衝擊實驗機工作原理及操作過程。
1.衝擊試驗機。
2.游標卡尺。
3．ht200、45鋼衝擊試樣。
按照國家標準gb/t229—1994《金屬夏比缺口衝擊試驗方法》，金屬衝擊試驗所採用的標準衝擊試樣為並開有或深的形缺口的衝擊試樣（圖1）以及張角深的形缺口衝擊試樣（圖2）。
如不能製成標準試樣，則可採用寬度為或等小尺寸試樣，其它尺寸與相應缺口的標準試樣相同，缺口應開在試樣的窄面上。
機械製造技術實驗指導書
適用於機械類各專業 機械製造技術 機械製造技術基礎 實驗指導書 編寫陸瑛朱紅瑜 河南工業大學機電工程學院 2007年 9 月 實驗一普通車刀標註角度測量及分布 一 實驗目的及要求 1 掌握車刀標註角度的基本測量方法，加深對車刀具各種角度 各種參考平面 各種參考係概念的理解。2 了解車刀測角儀的主要結...
工程材料與機械製造基礎實驗指導書
實驗一硬度試驗 一 實驗目的 1 了解硬度測定的基本原理及應用範圍。2 了解布氏 落氏硬度計 機 的主要結構及操作方法。二 實驗原理 硬度是衡量金屬材料軟硬的乙個指標。硬度值的物理意義隨著實驗方法的不同，其含義也不同。例如壓入法硬度值是材料表面抵抗另一物體壓入時所應起的塑性變形能力 刻劃硬度表示金屬...
機械製造技術下實驗指導書
實驗指導書 主編 機械製造技術 下 實驗指導書編寫組 中原工學院 機械設計製造及其自動化 2013年4月29日 前言 機械製造技術 下 是機械設計製造及其自動化專業學生的必修課程，它涵蓋了機械製造工藝學 機械加工精度和表面質量 工具機夾具設計等內容，為了培養能適應現代製造工業的高速發展 高層次的工程...