材料硬度测试方法

在机械设备的设计、制造中选用金属材料时，大多数以力学性能为依据，因此熟悉和掌握金属材料的力学性能是非常重要的。

机械零件在使用过程中，往往要受到各种外力的作用。金属材料在外力作用时表现出来的性能称为力学性能。金属材料力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。

载荷

金属材料在加工时和使用过程中所受的外力称为载荷。根据载荷作用性质不同，可以分为静载荷、冲击载荷和交变载荷。

（1）静载荷。指大小不变或变动很慢的载荷，如起重机吊物体时，钢丝绳所受的载荷。

（2）冲击载荷。指突然增加的载荷，如铁匠用锤锻打工件、高速行驶的汽车相撞的载荷。

（3）交变载荷。指周期性或非周期性的动载荷，如齿轮、弹簧工作时所受的载荷。

交流与讨论

请根据下列的文字描述，判断物体所受的载荷类型。

电视机放在桌面上，桌面所受的载荷是__________。

在金属拉伸试验中，金属试样所受的载荷是__________。

电动机工作时，电动机主轴所受的载荷是__________。

人坐在沙发上，沙发里弹簧所受的载荷是__________。

子弹击中金属防弹衣，防弹衣所受的载荷是__________。

变形

金属材料受载荷作用发生几何形状和尺寸的变化称为变形。载荷去除后，可完全恢复的变形称为弹性变形。载荷去除后，不可恢复的永久变形称为塑性变形。

金属材料的弹性变形可用于控制机构运动、缓冲与吸振、储存能量等。金属材料塑性变形可用于成形产品的加工，70％的金属材料是通过塑性变形加工成形的。当然，加工好的零件再发生塑性变形是有害的，一般是不希望它发生的。

观察与思考

请你举出生产和生活中弹性变形、塑性变形各三个例子，填入表1-5中。

表1-5 弹性变形／塑性变形举例

内力与应力

受外力作用后，为保持其不变形，在材料内部作用着与外力相对抗的力称为内力 （其数值与外力相等）。单位面积上的内力称为应力。材料在拉伸或压缩载荷作用下，其横截面上产生的应力σ为

式中 F——外力，N；

S——横截面积，mm2；

σ——应力，MPa。

交流与讨论

如图1-12所示，a和b都是45钢，a的直径为20mm，b的直径为10mm，它们都受到10000N的载荷作用。请问：

（1）a所受的内力是__________ N，b所受的内力是__________ N。

（2）a的横截面积为__________ mm2，b的横截面积为__________ mm2。

（3）a单位横截面积上所受的应力是__________ MPa；b单位横截面积上所受的应力是__________ MPa。

图1-12 载荷作用示意图

拉伸试验与拉伸曲线

金属材料的强度、塑性等力学性能是通过拉伸试验来测定的。试验前将被试材料按GB／T6397—1986规定标准制作成试样，如图1-13所示，标距l0＝10d0或l0＝5d0（d0为试样的原始直径，mm；l0为试样的原始长度，mm），然后将试样装夹在拉伸机（图1-14）上缓慢加载，直到拉断为止。根据试样在拉伸过程中所受载荷和产生的变形量之间的关系，可获得该金属的拉伸曲线。

图1-13 圆棒拉伸试验

（a）拉伸前；（b）拉伸后

图1-14 电子万能拉伸机

低碳钢的拉伸曲线如图1-15所示，其中纵坐标表示载荷 （拉伸力）F，单位为N；横坐标表示试验样的伸长量 （Δl），单位为mm。其载荷变形的关系有以下四个阶段。

图1-15 低碳钢的拉伸曲线

1）Oe——弹性变形阶段

当试样所受载荷不超过Fe时，拉伸曲线Oe段为一直线，说明试样的伸长量Δl和载荷F成正比，完全符合胡克定律，因此是弹性形变阶段。

2）es——屈服阶段

载荷达到Fe时，载荷保持不变或略有减小而试样的变形继续增加，这种现象称为屈服现象。这时拉伸曲线上出现锯齿状，表明试样开始产生明显的塑性变形。

3）sb——强化阶段

在屈服阶段之后，要使试样继续变形伸长，必须不断加大载荷。随着塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增大 （即金属材料的强度、硬度增大，塑性、韧性下降），这种现象称为变形强化（或加工硬化）。Fb为试样拉伸试验时的最大载荷。

4）bz——颈缩阶段

当载荷达到最大Fb时，试样的直径发生局部收缩，称为“颈缩”。试样变形所需的载荷也随之降低，这时伸长主要集中在缩颈部位直至断裂。

观察与思考

（1）低碳钢拉伸试验时，发生屈服现象和加工硬化的载荷有什么不同？

（2）低碳钢制造的机械零件在实际应用中发生屈服现象有什么危害？

屈服现象并不是所有金属材料都有，它只存在于低碳钢等塑性材料中，但铸铁等脆性材料既不会产生屈服现象，也不会发生颈缩，因为它们在尚未产生塑性变形时就断了。铸铁的拉伸曲线如图1-16所示。

图1-16 铸铁的拉伸曲线

与低碳钢的拉伸曲线相比较，你认为铸铁的拉伸曲线有哪 “三无”？

无__________；

无__________；

无__________。

强度

金属材料抵抗变形或断裂的能力称为强度。抵抗能力越大，则强度越高。衡量强度大小的指标主要有屈服强度和抗拉强度。

1.屈服强度（σs）

材料产生屈服现象时的最小应力。计算公式如下：

式中 Fs——试样产生屈服现象时的载荷，N；

S0——试样原始横截面积，mm2；

σs——屈服强度，MPa。

2.抗拉强度（σb）

材料拉断前所承受的最大的应力。计算公式如下：

式中 Fb——试样承受的最大载荷，N；

S0——试样原始横截面积，mm2；

σb——抗拉强度，MPa。

金属材料的屈服强度和抗拉强度数值越大，材料的强度越大。机械零件工作时，所受的应力超过材料的屈服强度时，零件则发生塑性变形，导致零件精度下降；当所受的应力超过材料的抗拉强度时，零件则产生过量的塑性变形而造成失效甚至断裂。因此，金属材料的屈服强度和抗拉强度是机械设计与选材的主要依据，也是评定金属材料优劣的重要指标。

交流与讨论

（1）依据相关的材料手册，确定45钢等材料的σs、σb值，填入表1-6中。

表1-6 各种钢材的σs、σb值

（2）45钢制造的机械零件，当工作应力σ工作＞500MPa，甚至σ工作＞600MPa时，将会发生什么危害？

塑性

金属材料产生永久性变形而不被破坏的能力称为塑性。衡量塑性好与差的指标主要是伸长率和断面收缩率，它们也是通过金属试样拉伸试验测得的。

1.伸长率 （δ）

试样拉断后，标距的伸长量和原始标距的百分比称为伸长率。计算公式如下：

式中 l1——试样拉断后的标距，mm；

l0——试样的原始标距，mm；

δ——伸长率。

同一材料的试样长短不同，测得的伸长率也是不同的。长、短试样的伸长率分别用符号δ10和δ5表示。习惯上δ10也常写成δ。

2.断面收缩率 （ψ）

试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率。计算公式如下：

式中 S0——试样原始横截面积，mm2；

S1——试样拉断处的最小横截面积，mm2；

ψ——断面收缩率。

金属材料的δ、ψ值越大，表示材料的塑性变形越好。塑性好的金属可以发生大量塑性变形而不破坏，便于通过塑性变形加工，制成形状复杂的零件。另外，塑性好的金属在受力过大时，由于首先产生塑性变形而不致发生突然断裂，使用比较安全。

【例1-3】 有一d0＝10mm、l0＝100mm的低碳钢试样，拉伸试验时测得Fs＝21000N， Fb＝29000N，d1＝5.65mm，l1＝138mm。求此试样的σs、σb、δ、ψ。

解：（1）计算S0、S1。

（2）计算σs、σb。

（3）计算δ、ψ。

答：此低碳钢的σs为267.5MPa，σb为369.4MPa，δ为38％，ψ为68％。

视野拓展

超塑性金属材料是指伸长率大于300％的金属材料。它是1920年德国材料专家罗森汉在研究锌-铝-铜合金时发现的。超塑性是在特定条件下的一种奇特现象，超塑性金属材料能像软糖一样伸长10倍、20倍甚至上百倍，既不会出现缩颈，也不会断裂。最常用的铝、镁、镍、铜、铁、钛合金，它们的伸长率为200％～6000％；碳钢、不锈钢，它们的伸长率为150％～800％；铝锌合金为1000％；纯铝高达6000％。

超塑性材料加工具有很大的实用价值，难变形的合金因为超塑性变成了软糖状，从而可以像玻璃和塑料一样，用吹塑和挤压加工方法制造零件，从而大大节省能源和设备。另外，超塑性材料制造零件可以一次成型，省掉了机械加工、铆焊等工序，达到节约原材料和降低生产成本的目的。据专家展望，未来的超塑性材料将在航天、汽车等行业中得到广泛应用。

交流与讨论

（1）依据相关材料手册和其他章节中的铸铁、纯铝、纯铜知识，分别查出它们的δ、ψ值，填入表1-7中。

表1-7 材料的δ、ψ值

（2）根据表1-7不同材料的δ、ψ值，可知：

塑性好的是__________；

塑性一般的是__________；

塑性差的是__________。

（3）请你用收集到的纯铜、纯铝、镀锌钢丝和弹簧钢丝，做一根相同直径的弹簧，在实验中观察、比较它们的强度和塑性。

（4）塑性好的材料在生产中有哪些实际意义？

硬度

金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的能力称为硬度。硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要性能指标。各种不同的机械零件对硬度有不同的要求，尤其是机械制造所用的刀具、量具、模具等，都应具备足够的硬度，才能保证使用的性能和寿命，因此硬度是金属材料的重要力学性能之一。

硬度试验设备简单，操作方便，能在零件上进行试验而不会破坏零件。硬度值还可以间接地反映金属材料的强度和金属的化学成分、金相组织和热处理工艺上的差异，因而硬度试验在工程中得到普遍应用。硬度试验方法有很多，生产中常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等试验方法。

1.布氏硬度

布氏硬度是1900年由瑞典工程师布里涅尔发明的，它是世界上第一个标准化测定金属材料硬度的方法，如图1-17所示为布氏硬度测试试验机。布氏硬度测试的原理是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球，在规定载荷F的作用下压入金属表面，并保持一定时间，如图1-18所示。然后卸去载荷，先测量留在工件表面上压痕的直径d，再计算出球面压痕的表面积，即。

图1-17 布氏硬度测试试验机

图1-18 布氏硬度测试原理图

布氏硬度值是根据球面压痕单位表面积上的压力来计量的，其计算公式如下：

式中 F——试验时加在钢球上的载荷，kgf[1]；

S压——压痕面积，mm2；

HB——布氏硬度。

当试验压头为淬火钢球时，其硬度用符号HBS表示，硬度值一般小于450。当试验压头为硬质合金球时，其硬度用符号HBW表示，硬度值一般小于650。由布氏硬度计算公式可知，其单位为kgf／mm2，但在习惯上只标明硬度的数值而不标硬度单位。如纯铜的硬度为120HBS。

在实际应用中，布氏硬度一般不用计算，而是用专门的刻度放大镜量出压痕直径，根据压痕直径的大小，再从专门的硬度表中查出相应的布氏硬度值，详见附录一。

布氏硬度试验时使用的钢球直径较大，在金属材料表面留下的压痕也较大，因而测得的硬度值较准确。但由于压痕较大，不宜测定成品和薄片材料。另外，以淬火钢球或硬质合金球做压头时，如所测金属硬度过高，将会使淬火钢球变形，影响硬度值的准确性。因此，布氏硬度一般测定较软的原材料、半成品的硬度。

交流与讨论

（1）依据附录一查不同压痕直径的布氏硬度值，填入表1-8中。

表1-8 不同压痕直径的布氏硬度值

（2）布氏硬度测试中，压痕直径与硬度值的关系是：

压痕直径越小，布氏硬度值越__________；

压痕直径越大，布氏硬度值越__________。

（3）某私营企业自制了一批水泥砖，需要检验这批水泥砖的硬度是否达到样品的硬度。这时有人说只要有一个小铁球就可以做这个试验。你认为可行吗？应怎样试验，才能够测出水泥砖的硬度是否达标？

2.洛氏硬度

洛氏硬度测试的原理是一种压入法，但它不测量压痕的面积，不用单位压痕面积上的力来表示硬度值；而是测量压痕的深度，以压痕深浅来表示硬度值。洛氏硬度采用洛氏硬度计进行测量，如图1-19所示。

洛氏硬度的测量原理如图1-20所示。它是用金刚石圆锥或直径为1／16英寸钢球作为压头。在测定硬度时，先加预负荷，将压头压至b点，然后再加主负荷，进一步把压头压至c点。最后卸掉负荷，在弹性作用下使压痕深度从c点回到d点。这时，bd之间的距离h即由主负荷引起的压痕深度。用h来衡量金属的硬度，压痕深度h越浅，金属越硬；反之亦然。

图1-19 洛氏硬度计

图1-20 洛氏硬度计测量原理

为了适应人们习惯上数值越大硬度越硬概念，规定用一个常数K减去压痕深度h的值作为洛氏硬度值，并规定每0.002mm为一个洛氏硬度单位。洛氏硬度用符号HR表示，为

根据所用的压头和负荷的不同，洛氏硬度分为HRA、HRB、HRC等硬度指标。HRA、HRC都是用金刚石圆锥头作为压头，分别施加60、150kgf总负荷，其硬度值计算公式中常数K为0.2，用于测量硬材料或工件的硬度。HRB是用钢球作压头，施加100kgf的总负荷，计算公式中的常数K为0.26，主要用于测定软材料或毛坯的硬度。

洛氏硬度值的表示方法是依次标出洛氏硬度数值、符号HR和标尺 （A、B、C）。例如，55HRC表示C标尺测定的洛氏硬度为55。洛氏硬度值是一个无名数，无单位。

与布氏硬度比较，洛氏硬度试验操作简单、迅速，可以直接读出硬度值。由于压痕小，故可以测成品件和较薄材料的硬度，但测量重复性差，通常需要在一个试件上的不同部位测量三次，取其平均值作为硬度值。目前，生产实际中常用洛氏硬度HRC来测定淬火钢制零件的硬度。

你知道吗？

洛氏硬度测定时，图1-20中1-1是在初载荷作用下压头所处的位置，压入深度为h1，目的是消除试件不光洁对硬度的影响。

而3-3是卸除主载荷后压头所处的位置，因被测试样品弹性变形得到恢复，此时压头实际压入的深度为h3。

总压入深度以h＝h3-h1来计算，是为了剔除弹性变形的深度。

为了用一台硬度计测定从软到硬不同的金属材料的硬度，可采用不同的压头和总试验力组成15种洛氏硬度标尺，每一种标尺用一个英文字母在洛氏硬度HR后面加以注明，常用的洛氏硬度标尺是HRA、HRB、HRC，其中HRC应用最广。

各种洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围见表1-9。

表1-9 各种洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围

3.维氏硬度

布氏硬度仅适用于测定硬度小于450HBS的金属材料硬度，洛氏硬度虽然可采用不同的标尺来测定由极软到极硬金属材料的硬度，但不同标尺的硬度值之间没有换算关系，使用上很不方便。为了能在同一种硬度标尺上测定由极软到极硬材料的硬度值，材料专家发明了维氏硬度。

维氏硬度的测试原理基本上和布氏硬度的测试原理相同，其测试原理如图1-21所示。将相对夹角为136°的正四棱锥体金刚石压头，以选定的试验力压试样表面，经规定的保持时间卸除载荷，测出对角线长度d，算出压痕的表面积S，以正四棱锥压痕单位表面积上的压力计量维氏硬度值。其计算公式如下：

式中 F——试验载荷，kgf；

S压——压痕面积，mm2；

d——压痕两对角线平均长度，mm；

HV——维氏硬度。

图1-21 维氏硬度测试原理

维氏硬度值为10～1000HV。在实际应用中，维氏硬度值是测出压痕对角线的长度值再查表得到的。

因试验时所加的载荷小，压入深度浅，故维氏硬度适用于测试很薄的工件及渗碳层、氮化层的表面硬度。

你知道吗？

机械零件与工具的硬度值范围

硬度是检验毛坯、成品的重要性能指标，零件图纸中都标注有硬度要求。如：

一般刀具、量具要求60～65HRC；

弹性零件要求40～52HRC；

机械结构零件要求25～45HRC。

不同硬度值的大小比较

HBS、HRC、HV因测定方法不同，其硬度值也不同。那么如何比较不同硬度值的大小呢？方法除通过直接查阅硬度值换算表外，还可用以下经验公式进行近似换算：

韧性

在生产和生活中，许多机械零件往往要受到冲击载荷的作用，如冲床的冲头、凿岩机风镐上的活塞等。制造这些机械零件所用的金属材料，其性能指标不能单纯用静载荷作用下的指标来衡量，而必须考虑材料抵抗冲击载荷的能力，金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。

金属材料韧性的测定是在冲击试验机上进行的，摆锤冲击试验机如图1-22所示。为了使试验结果具有可比性，试样必须标准化。根据国家标准GB／T229—2007规定，试样分10mm×10mm×55mm的V形缺口和U形缺口两种，如图1-23所示。

图1-22 摆锤冲击试验机

图1-23 摆锤冲击试样

（a）U形缺口试样；（b）V形缺口试样

试验时将试样放在支架上，试样缺口背向冲击方向，然后将重量为G的摆锤升到H1的高度后任其自由落下，若试样被冲断，摆锤还能升高到H2的高度，摆锤冲断试样时所做的冲击功为Ak，则根据功能原理可知：

式中 G——摆锤重量，N；

H1——冲击前摆锤举起的高度，m；

H2——冲断试样后，摆锤回升的高度，m；

Ak——冲击功，J。

Ak值越大，表示材料的韧性越好，试验时，冲击功Ak值可以从试验机上直接读取。

一般把Ak值小（Ak＜8J）的材料称为脆性材料，Ak值大（Ak≥8J）的材料称为韧性材料。脆性材料在断裂前无明显的塑性变形，断口较平整，有金属光泽；韧性材料在断裂前有明显的塑性变形，断口呈纤维状，无光泽。

研究表明，金属材料在受到大能量、一次冲击载荷作用时 （如防弹衣的材料），其抗力主要取决于韧性Ak，但在小能量多次冲击的条件下，其冲击抗力主要取决于材料的强度和塑性。例如，用45Cr钢制造模锻锤的锤杆，以往认为凡受冲击载荷的零件，Ak值越大越好，使锤杆Ak＝100J、σb＝1480MPa，结果使用寿命仅一个月左右。现在根据多次冲击的特点，改变制造工艺，使Ak＝32J，σb＝1480MPa，结果使用寿命提高到8个月以上。

视野拓展

1997年，美国生物学家安妮·穆尔发现，美国南部有一种叫 “黑寡妇”的蜘蛛，其蜘蛛丝韧性惊人的好，蜘蛛丝结成的网能经受十级大风，飞行的蚊子、苍蝇是不能撞断蜘蛛丝的，只能乖乖地被捕获。

疲劳强度

人们长时间工作会觉得疲劳，那么没有生命的金属材料长时间工作会产生疲劳吗？请阅读下面的 “新闻链接”。

新闻链接

空难事件：2002年5月25日15：08，我国台湾地区华航公司一架波音747飞机从台北桃园机场飞往香港地区，15：37，当飞机飞行到离中国内地很近的澎湖海域上空时，飞机发生解体性爆炸，机上225名乘客和机组人员全部遇难。空难发生后，人们纷纷猜测空难的原因。有的认为是飞机遇上了恶劣天气，也有的认为是恐怖分子所为，更有甚者说是飞机被中国内地导弹击中。

调查结论：“5·25”空难发生后，华航公司邀请美国专家协查空难原因。美国专家对从海水中打捞的飞机残骸进行分析研究，得出的结论是：飞机发动机材料疲劳断裂导致空难发生。

1.金属的疲劳

在交变应力的作用下，零件的工作应力低于材料的屈服强度，但仍会发生突然断裂的现象称为金属的疲劳。疲劳断裂是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在机械零件失效中约有80％以上是疲劳断裂引起的，疲劳断裂前没有明显的塑性变形而是突然发生，所以，疲劳断裂经常造成重大的事故。

尽管交变应力有各种不同的类型，但疲劳断裂有以下共同的特点。

（1）疲劳断裂时，没有明显的宏观塑性变形，断裂前没有预兆，而是突然发生。

（2）引起疲劳断裂的应力很低，常低于材料的屈服强度。

（3）疲劳断裂的断口由两部分组成，即疲劳裂纹的产生及扩展区 （光滑部分）和最后断裂区 （毛糙部分），疲劳断裂断口示意图如图1-24所示。

图1-24 疲劳断裂断口示意图

机械零件之所以产生疲劳断裂，是由于材料的表面或内部有缺陷 （如划痕、夹渣等），在交变应力的反复作用下产生了微裂纹，并随着应力循环周次的增加，裂纹不断扩展，使零件实际承受载荷的面积不断减少，直至减少到不能承受外加载荷的作用时，零件即发生突然断裂。

2.疲劳强度

材料在交变载荷作用下，会产生疲劳断裂，那么金属材料在多大的交变应力作用下工作是安全的呢？我们把金属材料在无限多次交变载荷作用下而不被破坏的最大应力称为疲劳强度，用σ-1表示，单位是MPa。

实际上，测定时不可能进行无限次的交变载荷试验，所以一般试验有以下规定。

钢铁材料：以经受107次交变载荷作用时，不产生断裂的最大应力作为疲劳强度；

有色金属：以经受108次交变载荷作用时，不产生断裂的最大应力作为疲劳强度。

视野拓展

重视 “失败研究”

失败的现象千姿百态，失败的原因千差万别。但失败的规律有很多是相同的，是可以寻找到的，研究失败就是要用严密的逻辑和系统的实验手段剖析产生失败的原因。金属疲劳现象的发现和焊接技术创新发明都是 “失败研究”的幸运儿。

1952年，德哈维兰 “彗星”号喷气式飞机问世后名噪一时，但其后不久连续发生飞行事故。材料专家研究后发现是当时并不知晓的金属疲劳原理在作怪，波音公司吸取了教训，把高空中的金属疲劳知识应用于新飞机的开发中，结果其后的波音公司产品席卷了世界飞机市场。

第二次世界大战时期美国制造的 “解放”号万吨运输船接连受到破坏，调查发现是由于钢在0℃以下失去伸缩性，出现 “冷脆”现象造成的，这个研究结果促进了钢铁利用技术，特别是焊接技术的飞跃发展。

失败研究给我们两方面的启示：一是从失败中认真总结经验教训，往往能开拓人类求知的新领域；二是全面分析失败原因，有助于建立防止失败的预警机制。

练习与实践

一、填空题

1.填写下列力学性能名称或符号。

2.金属材料抵抗__________或__________的能力称为强度。它的衡量指标有__________和__________。

3.有一钢试样，其横截面积为100mm2，已知钢试样的σs＝314MPa，σb＝530MPa，拉伸试验时，当受到拉力为__________ N，试样出现屈服现象；当受到拉力为__________ N，试样才会出现缩颈。

4.金属材料产生__________而不被破坏的能力称为塑性，它的衡量指标有__________和__________。

5.常用的硬度测定方法有__________、__________和__________。

6.金属材料抵抗__________作用而不破坏的能力称为韧性。材料韧性的大小用__________来衡量，其单位为__________。

7.金属材料在无限多次交变载荷作用下而不被破坏的__________称为疲劳强度。

二、选择题

1.金属材料的力学性能指标有多种，其中屈服强度是指金属材料在 （ ）作用下的力学性能指标。

A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷

2.引起金属疲劳断裂的载荷是 （ ）。

A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷

3.拉伸试验时，试样拉断前承受的最大应力称为材料的 （ ）。

A.疲劳强度 B.抗拉强度 C.屈服强度

4.20钢（低碳钢，σs为245MPa、σb为410MPa）制造的零件，当工作应力达到246MPa时，会发生 （ ）。

A.断裂 B.弹性变形 C.塑性变形 D.加工硬化

5.布氏硬度测量压痕的 （ ）。

A.直径 B.深度 C.对角线长度

6.硬度测定中，以压痕深度计量硬度值的是 （ ）。

A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度

7.力学性能指标HRC是指 （ ）。

A.强度及塑性 B.塑性 C.硬度 D.韧性

8.测试淬火钢 （如锉刀）的硬度，通常选用的硬度测定法是 （ ）。

A.HBS B.HRA C.HRB D.HRC E.HV

9.测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是 （ ）。

A.HBS B.HRA C.HRB D.HRC E.HV

10.有关工件的图纸上，出现了以下硬度技术条件的标注方法，标注正确的是（ ）。

A.650HBS B.HV＝200～250kg／mm2

C.HRC62～65 D.HRC80～85

11.下列零件或工具在工作时都受到冲击载荷作用，应选用韧性大的材料制造的是（ ）。

A.打炮眼的钢钎 B.锻锤锤杆 C.汽车保险杠

12.为了保证飞机的安全，当飞机达到设计允许的使用时间 （如10000h），必须强行退役，这是考虑到材料的 （ ）。

A.强度 B.塑性 C.硬度

D.韧性 E.疲劳强度

三、判断题 （下列说法你认为对的打√，错的打×）

1.绑扎实物一般用铁丝 （镀锌低碳钢丝）是因为铁丝强度、硬度低，而塑性、韧性好。 （ ）

2.金属材料的δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。 （ ）

3.所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。 （ ）

4.金属材料屈服强度越大，则允许工作应力越大。 （ ）

5.小能量多次冲击抗力的大小主要取决于材料的Ak值。 （ ）

6.塑性好的材料可以通过挤压、冷拔等加工方法制造复杂形状的零件。 （ ）

7.一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。 （ ）

8.洛氏硬度是以压痕深度计量硬度值的。 （ ）

9.有A、B两个工件，A的硬度是230～250HBS，B的硬度是60～64HRC，因此A比B的硬度高得多。 （ ）

10.做布氏硬度试验时，如果试验条件相同，其压痕直径越小，材料的硬度越低。（ ）

四、简述与实践题

1.什么叫塑性？塑性好的材料在生产中有哪些实际意义？

2.有一辆手扶拖拉机，在行驶中其大梁发生了断裂，交通和质量监测部门做出的结论是：手扶拖拉机大梁发生了疲劳断裂。请应用你所学到的知识对手扶拖拉机大梁断口做出疲劳断裂的认定。

3.一直径为10mm、原始长度为50mm的钢材短试样，在进行拉伸试验时，断裂前承受的最大拉力为51025N，断裂时测得的标距长度为60mm，试计算该试样的抗拉强度和伸长率。

4.通过实验室试验 （或访问工厂），了解布氏硬度计和洛氏硬度计的构造及使用方法，通过测定20钢、40钢、T12钢的硬度，完成以下两表的试验记录，分析含碳量对碳钢硬度的影响。

布氏硬度试验

洛氏硬度试验

[1] 1kgf＝9.80665N。