1．金屬材料的力學性能

　　金屬材料的力學性能是指金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的特性，如強度、塑性、硬度、沖擊韌度等。

　　強度是指材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。以屈服強度σs和抗拉強度σb最為常用。

　　塑性是指金屬材料在外力作用下產生塑性變形而不破壞的能力，常用延伸率(δ)和斷面收縮率(ф)作為材料的塑性指標。

　　沖擊韌度是指材料抵抗沖擊載荷的能力。金屬材料韌性的好壞用沖擊韌度值衡量。

　　硬度是指金屬材料抵抗硬物壓入其表面的能力。工程上常用的有布氏硬度和洛氏硬度。

圖1  布氏硬度試驗原理圖

(1) 布氏硬度 布氏硬度試驗是用一定的載荷P，將直徑為D的淬火鋼球，在一定壓力作用下，壓入被測金屬的表面(圖1)，保持一定的時間后卸去載荷，以載荷與壓痕表面積的比值作為布氏硬度值，用HB表示。HB值愈大，材料愈硬。

　　用布氏硬度試驗測材料的硬度值，其測試數(shù)據(jù)比較準確，但不能測太薄的試樣和硬度較高的材料。

(2) 洛氏硬度 洛氏硬度試驗是用一定的載荷將頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球壓入被測試樣表面，然后根據(jù)壓痕的深度來確定它的硬度值。 　

　　用洛氏硬度計可以測量從軟到硬的各種不同材料，這是因為它采用了不同的壓頭和載荷，組成各種不同的洛氏硬度標度，如HRA、HRB、HRC。

2．硬度測定方法

（1）布氏硬度測定方法。圖2為HB－3000布氏硬度計。測定硬度時其基本操作和程序如下：

圖2  HB－3000布氏硬度計

1—指示燈 2—壓頭 3—工作臺 4—立柱 5—絲杠 6—手輪 7—載荷砝碼 8—壓緊螺釘 9—時間定位器 10—加載按鈕

1）將試樣平穩(wěn)放在工作臺上，轉動手輪使工作臺徐徐上升使試樣與壓頭接觸（應注意壓頭固定是否可靠），到手輪打滑為至,此時初載荷已加上。

2）按下加載按鈕，加荷指示燈亮，自動加載并卸載指示燈滅。

3）逆時針轉動手輪，使工作臺下降，取下試樣。

4）用讀數(shù)放大鏡測量壓痕直徑，測得壓痕直徑后從表中查出布氏硬度值。

（2）洛氏硬度測定方法。以HRC測試為例（圖3a），它是采用頂角為 120°金剛石圓錐壓頭，總載荷為1500N。測試時先加預載荷100N，壓頭從起始位置0—0到1—1位置，壓入試件深度為h1，后加總載荷1500N（實為主載荷1400N加上預載荷100N），壓頭位置為2一2，壓入深度為h2，停留數(shù)秒后，將主載荷1400N卸除，保留預載荷100N。由于被測試件彈性變形恢復，壓頭略為提高，位置為 3—3，實際壓入試件深度為h3，因此在主載荷作用下，壓頭壓入試件的深度h= h3一 h1。為了便于從硬度計表盤上直接讀出硬度值，一是規(guī)定表盤上每一小格相當于0．002mm壓深，二是將HRC值用HRC=100一 的公式表示，從而符合人們的習慣概念，即材料越硬，硬度值（HRC）越高。洛氏硬度試驗過程如圖3b所示。

圖3a  洛氏硬度測定原理示意圖

圖3b  洛氏硬度測定過程