1.熟悉布氏、洛氏、維氏、肖氏硬度試驗的原理及試驗方法。
2.測定金屬及非金屬材料的布氏、洛氏、維氏、肖氏硬度值。

硬度實驗的原理：

1. 布氏硬度試驗法為1900年，瑞典人J.A.Brinell所發(fā)表。使用直徑D的鋼球為壓痕器，施加荷重P，壓入于試片之水平磨光表面，使之產(chǎn)生充分之塑性變形，而形成球面之壓痕，通常荷重作用時間在硬材料為30秒，軟材料為60秒，以此時所加之荷重P除以球面壓痕之表面積A，所得之商即為布氏硬度，一般用HBS(硬鋼球)或BHW(超硬合金鋼球)表示。
2. 洛氏硬度試驗法1919年由美國的Stanly.P.Rockwell所發(fā)表。此法系利用杠桿原理，將1.588mm直徑的小硬鋼球或頂角120°，**半徑0.2mm的鉆石圓錐體，先施加基準(zhǔn)荷重壓入試片之表面，以消除試驗面不平之弊，其次增壓至試驗荷重，再恢復(fù)至基準(zhǔn)荷重，使試片發(fā)生壓痕，這時由前后兩次基準(zhǔn)荷重壓痕深度差來表示洛適應(yīng)度。對淬火鋼等硬質(zhì)材料所用的壓痕器是鉆石圓錐，所加荷重為150kgf，這時所得硬度叫做洛氏C硬度，用HRC之記號表示之；對退火鋼和其它軟式材料所用的壓痕器是小硬鋼球，所加荷重為100kgf，這時所得硬度為洛氏B硬度，以HRB之記號表示之。
3. 維氏硬度試驗法為英國的R.Smith和G..Sandland在1925年所發(fā)表，于1930年始發(fā)現(xiàn)其有利于測試氮化鋼的表面硬化層之硬度，因此才漸漸廣泛使用于工業(yè)界。此法包括布氏及洛氏試驗之特征，安裝有計測顯微鏡，量取壓痕對角線長度，可測至1μm，準(zhǔn)時又方便。表示硬度時，把硬度記號HV。
4. 肖氏硬度試驗法是于1906年由美國之A.F.Shore所發(fā)明。在在廣用為動性硬度試驗法的代表，此方法是把一定量2.36克的小錘(**裝有小粒的鉆石，期**半徑為0.25mm)掛在垂直的計測桶內(nèi)一定高度，由此高度使小錘自由落下。當(dāng)小錘打擊試片時，試片表面會產(chǎn)生很小的壓痕，此時小錘的一部份能量會消耗在試片的變形。而剩余的能量會時小錘反跳至令一高度。如試片的硬度越大，則沖擊壓痕淺，消耗能量少，殘余能量大，會有較高的反跳高度。反之亦然，所以可用小錘的反跳高度來表示肖氏硬度，通常用HS記號表示之。

硬度實驗的設(shè)備：

1.布氏：布氏硬度計、壓痕器、記測顯微鏡、布氏硬度數(shù)值表。
2.洛氏：洛氏硬度計、壓痕器、各式砧座及夾具。
3.維氏：維氏硬度計附記測顯微鏡、壓痕器、V型砧板。
4.肖氏：肖氏硬度計、V型塊。

硬度實驗的步驟：

1.布氏實驗步驟：

1. 依試片材質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)膲汉燮骷昂芍亍?
2. 依選定荷重，放上重錘，且重錘之裝上卸下須左右同時為之，以免錘架彎曲影響試驗結(jié)果。
3. 上，使試驗處的中心位置距離試片邊緣2.5d以上，兩壓痕中心距須4d以上。
4. 選轉(zhuǎn)升降手輪至試片面和鋼球輕輕接觸為止，但注意試驗面應(yīng)與壓痕器軸保持垂直。
5. 關(guān)閉排油閥，但不宜太緊。以一定的速率，緩慢搖動油水泵把手，慢慢升高筒內(nèi)壓力，以維持荷重，在無震動及沖擊現(xiàn)象下，逐漸加壓至選定荷重。
6. 荷重指示表之指針到達(dá)預(yù)定荷重時，重錘之重量會和高壓油槽內(nèi)之油壓平衡，而此時錘架即會緩緩升高，其高度以10mm左右為宜，太高時，高壓的油會流回低壓槽內(nèi)，使錘架突然落下，而損壞硬度計。
7. 荷重保持時間，假如無特別指定時則訂為三十秒，以使壓痕直徑得以固定，當(dāng)時間一到，緩慢松開排油閥，使重錘慢慢下降，此時荷重指示盤之指針亦歸零。
8. 降下砧座，取下試片，利用計測顯微鏡量取壓痕直徑。測定時需梁杜直交的兩方向之直徑，進(jìn)而求平均值。查表得硬度值。

2.洛氏實驗步驟：

1. 試片表面需光滑無加工痕跡、油脂等，厚度至少為壓痕深度10倍以上，及厚度達(dá)1.5mm以上。試片背面不得受壓痕的影響，如有銹蝕也應(yīng)除去，未必使試驗面與底面平行，以避免產(chǎn)生間隙。
2. 荷重手搖柄推至前方位置。
3. 選擇適當(dāng)之砧座至于升降螺旋之頂端。
4. 依照材料狀況選擇適當(dāng)?shù)暮芍赜诟胶透軛U后方之鉤中。
5. 選擇適當(dāng)之壓痕器，以免傷及壓痕器。裝換試片及砧座時均不可撞及壓痕器，測試中不可移動試片。壓痕器需柔和的將之裝入柱塞杠底端之孔中，壓痕器柄上削平面，朝向有柄螺絲，輕施壓痕器以確定裝設(shè)位置，并鎖緊有柄螺絲。
6. 繼續(xù)轉(zhuǎn)動升降手輪，此時指針開始旋轉(zhuǎn)，長指針轉(zhuǎn)約三圈后，短指針將指至小黑點，則表示已至基準(zhǔn)荷重，此時停止旋轉(zhuǎn)升降手輪，刻度盤內(nèi)如不足或超過時，則試片必須另擇新位置重新試驗操作。
7. 轉(zhuǎn)動刻度盤的可動外殼使刻度盤內(nèi)標(biāo)”set”的位置對正于長指針。
8. 推動荷重手搖柄向后，使其能自動平穩(wěn)的施加試驗荷重，此時指針將反時鐘方向旋轉(zhuǎn)。
9. 試驗荷重的保持時間，通常考慮作業(yè)性，將試驗荷重負(fù)荷了后4～5秒，長指針處于停止?fàn)顟B(tài)，就轉(zhuǎn)回荷重手搖柄向前以升起負(fù)荷桿重，這時候指針將順時鐘方向旋轉(zhuǎn)，其*后所停止的位置試片之硬度值，讀至0.2單位。

3.維氏實驗步驟：

1. 將硬度計調(diào)整至準(zhǔn)備狀態(tài)。
2. 徐徐旋轉(zhuǎn)手輪上升砧座，直至試驗面與壓痕器之間維持在0.1～0.3mm程度為止。
3. 轉(zhuǎn)動記測顯微鏡，使物鏡對正試片中心位置。
4. 調(diào)整目鏡中之基準(zhǔn)線，使計測顯微鏡的目鏡對準(zhǔn)試驗面的焦點。試驗面的中心位置需離已有的壓痕中心4d以上，而離試片邊緣2.5d以上。
5. 再度將壓痕器轉(zhuǎn)動正于試片中心位置。按下啟動桿由于凸輪及重錘之作用而產(chǎn)生壓痕。
6. 旋轉(zhuǎn)手輪降下砧座
7. 轉(zhuǎn)動計測顯微鏡至試片時，由目鏡觀察試片壓痕輪廓，并以砧座之升降，調(diào)整教具使壓痕清晰。
8. 測定對角線長度，再于90度方向測定另一長度。求兩者平均值。
9. 查表得硬度值。

4.肖氏實驗步驟：

1. 先把硬度計調(diào)整至準(zhǔn)備狀態(tài)。
2. 轉(zhuǎn)動計測筒升降手輪使筒上升，使試片放置于砧座上，在轉(zhuǎn)動計測筒升降手輪使筒下降壓緊試片以避免慣性影響，壓緊力應(yīng)在20kg以上。
3. 將黑色沖錘操作旋鈕順時針轉(zhuǎn)到底，使沖錘落下沖擊試片表面，聽到喀一聲，放開此鈕，然后直接讀取刻度盤上所指之讀數(shù)，此為肖氏硬度值。

硬度的實驗結(jié)果表格：

布氏(HB)

肖氏

維氏(HV)