②形变导致位错密度增加，然后位错线交织在一起，限制其进一步运动，导致形变难以继续进行，宏观表现为金属的强化。

（2）试样拉断后如果断口在根部附近为什么要用移位法来测量伸长率。

答：低碳钢拉断时实际上并不是均匀伸长的，越靠近端部伸长得越少，如果断在标距点附近，直接测量的伸长量可能会偏小，所以采取位移法。位移法实际在做的事情是所谓的“断口移中”，右边多量一次移到左边去，这样量出来的比直接测量地大一些，也接近断在中间情况下的数值。

实验2 改性陶瓷的弯曲实验

一、实验目的

（1）掌握陶瓷材料性能指标的测定方法，加深对压缩、弯曲性能指标物理意义的理解。 （2）了解组织形态和成分对力学性能特点的影响。 二、实验原理

弯曲强度：将试样在弯曲装置上经受弯曲塑性变形，不改变加力方向，直到达到规定的弯曲角度α或断裂前的最大载荷Fbf所对应的应力即为弯曲强度σbf。

Σbf=Fbf×Ls/4×W

其中Ls为跨距，对于矩形试样截面系数W=bh2/6。 三、实验设备

设备同实验1。试样采用10×10×50的改性陶瓷。 四、实验步骤 1）试验设备的准备

（1）了解所用设备的基本原理，认识所用设备的性能、用途及特点。 （2）学习设备操作规程、安全事项和操作方法。 （3）调整并设置好所用设备及参数。 2）设置“试验参数”： 试验方案名：金属弯曲

运行方向：压向 变形传感器：位移 入口负荷：2

速度：0.3 起始判断点数：50 结束后除去点数：1 定负荷衰减率：80

返车位置：0 返车速度：0 同步曲线：位移——负荷 详细参数向导的设计：

试验方案名：金属弯曲 试验处理方法：GB1445293（金属弯曲） 试样形状：板材

定显结果项：弯曲强度、弯曲模量、最大弯曲力、断裂挠度等。 设置“用户参数”： 试样材料、试样长度等。 点击“试验”，显示试验结果。 五、实验结果

弯曲强度：231.8MPa 弯曲模量：7624.5MPa 最大弯曲力：3.86kN 断裂挠度：0.213mm 六、思考题

（1）陶瓷材料的抗压性与抗弯性有什么区别和联系。

答：抗压性指的是材料对抗直线压缩的能力大小，抗弯性则指材料对抗弯曲塑性变形的能力大小。抗压性与抗弯性没有直接的联系，但都是衡量材料性能的重要指标。

实验3 材料的硬度实验

一、实验目的

1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。

2.了解布氏、洛氏、维氏硬度试验机的主要结构、基本原理。 3.掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验机的正确使用和操作方法。 二、实验原理与操作

硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，是表示金属抵抗最大塑性变形的能力。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映了材料的弹性、塑性、韧性、强度等一系列不同力学性能组成的综合性能指标，所以硬度所表示的量不仅取决于材料本身，而且还取决于试验方法和试验条件。 布氏硬度（HB）

原理：布氏硬度试验是材料在金属表面施加一定大小的载荷p，将直径为D的淬硬钢球压入被测材料表面，保持一段时间，然后卸除载荷，根据钢球在金属表面所压出的凹痕面积F，

除载荷所得的商即为布氏硬度。其符号用HB表示：HB=p/F（kg/mm2）

布氏硬度值的大小，就是压痕单位面积上所承受的压力，所以布氏硬度是有量纲的。 技术要求：

（1）试样表面必须平整光洁，以使压痕边缘清晰。

（2）试验时必须保证所施作用力与试样或试件的试验平面垂直。试验过程中加荷应平稳均匀，不得受到冲击和震动。

（3）硬度试验计的示值允许误差为±3%。

（4）压痕中心到试样边缘的距离应不小于压痕直径的2.5倍，而其相邻压痕中心的距离应不小于压痕直径的4倍。试验硬度小于HB35的金刚石，上述距离应分别为3倍和6倍。 （5）根据不同的金属及硬度的大小、试样的厚度确定p与D的关系。 金属类型 布氏硬度（HB） 黑色金属 140~450 试样厚度（mm） 6~3 4~2 ＜2 ＜140 ＞6 6~3 ＜3 有色金属 ＞130 6~3 4~2 ＜2 36~130 9~6 6~3 ＜3 8~35 ＞6 6~3 ＜3

（6）试验后压痕直径的大小应在0.25D＜d＜0.6D范围内，否则试验无效，应选择相应的负

P=2.5D2 P=10D2 P=30D2 P=10D2 p与D的关D（mm） 系 P=30D2 10 5 2.5 10 5 2.5 10 5 2.5 10 5 2.5 10 5 2.5 3000 750 187.5 1000 250 62.5 3000 750 187.5 1000 250 62.5 250 62.5 15.6 60 30 30 10 p（kg） 载荷保持时间（s） 10 荷或压头重新试验。

（7）试样厚度不应小于压痕深度的10倍，测试后，试样背面不得有肉眼可见的变形痕迹。当试样厚度足够时应尽可能选择10mm直径的钢球。

（8）用读数显微镜测量压痕直径时，应从相互垂直的两个方向上进行，取其算术平均值。 （9）试样制备时，注意不使试样过热和产生加工硬化现象。 （10）为了表明试验条件，可在HB值后标注D/P/T。 洛氏硬度（HR）

原理：洛氏硬度与布氏硬度一样也属于压入法，但它不是测量压痕的面积，而是根据压痕的深度来确定硬度值指标（无量纲）。洛氏硬度的压头采用锥角为120°的金刚石圆锥或直径为1.588mm的淬火钢球。负载先后两次施加，先加初载荷p1（10kg），后加主载荷p2，总载荷为p=p1+p2。h为压头压入的实际深度即最大的塑性变形，此值就表示金属材料的硬度值。

在相同的载荷下，金属越硬，压痕深度h越小；反之压痕深度越大。

但人们习惯上，金属越硬，数值越大。所以规定用一常数K减去h值作为洛氏硬度值的指标，并规定0.002mm为一个洛氏硬度单位，在硬度机上表示为每小格为0.002mm，即平常所说的一度。

HR=（K－h）/0.002

使用金刚石压头，K=0.2mm（HRC），使用钢球压头，K=0.26mm（HRB）

洛氏硬度试验规范表

标度 压头 总负荷 硬度值有效范围 HRA 120°金刚石圆锥 HRB 1.588mm钢球 100 60 70~85 25~100 （HB60~230） HRC 同HRA 150 20~67 （HB230~700）

技术要求：

测量硬质合金、表面淬火层、渗碳层 测量有色金属、退火及正火钢 测量调质钢、淬火钢等 黑色 红色 黑色 使用范围 表盘刻度