第一篇：金属材料硬度试验实验报告
实验五硬度实验 一.实验目的 1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。
2.了解布氏硬度实验机的主要结构及操作方法。
二.概述 硬度是指材料对另一较硬物体压入表面的抗力，是重要的机械性能之一。它 是给初级金属材料软硬程度的数量概念，硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能 力越大，材料产生塑性变形就越困难，硬度实验方法简单，操作方便，出结果快，又无损于零件，因此被广泛应用。测定金属硬度的方法很多，有布氏硬度、洛氏 硬度和维氏硬度等。.布氏硬度（HB（1）布氏硬度实验的基本原理 布氏硬度实验是以一定直径的钢球施加一定负荷 P, 压入被测金属表面（如 图 1 所 示）保持一定时间，然后卸荷，根据金属表面的压痕面积 F 求应力值，以此作为 硬度值的计量指标，以 HB 表示，则 HB = P/F= P 眄
（5-1）
式中：
P —负荷（kgf）； D —钢球直径（mr）i —压痕深度（mr）i
图 5-1 布氏硬度实验原理图 由于测量压痕 d 要比测量压痕深度 h 容易，将 h 用 d 代换，这可由图 5-1（b）
中的△ Oab 关系求出：
(5-2)将式（5-2）代入式（5-1）即得:(5-3)式（5-3）中，只有 d 是变数，所以只要测量出压痕直径，就可根据已知的 D 和 P 值计算出 HB 值。在实际测量时，可根据 HB D P、d 的值所列成的表，若 D P 已选定，则只需用读数测微尺（将实际压痕直径 d 放大 10 倍的测微尺）
测量压痕直径 d，就可直接查表求得 HB 值。
由于金属材料有硬有软，所测工件有厚有薄，若采用同一种负荷（如 3000kgf）和钢球直径（如 10mm 时，则对硬的金属适合，而对软的金属就不合 适，会使整个钢球陷入金属中；若对厚的工件适合，而对薄的金属则可能压透，所以规定测量不同材料的布氏硬度值时，要有不同的负荷和钢球直径，为了保持 统一的，可以相互进行比较的数值，必须使 P 和 D 之间保持某一比值关系，以保 证所得到的压痕形状的几何相似关系，其必要条件就是使压入角保持不便。
由图 5-1（b）可知:
(a)（b）力和 ti 的关.系
D d —aux —=—(5-4)将式（5-4）代入式（5-3）得:
式（5-5）说明，当©值为常数时，为使 HB 值相同，P/D 2 也应保持为一定 值，因此对同一材料而言，不论采用何种大小的负荷和钢球直径，只要满足 P / D 2 =
常数，所得的 HB 值都是一样的。对不同材料，所测得的 HB 值也可进行比较。
P/D 2 比值有 30、10、2.5 三种，其试验数据和应用范围可参考表 5-1。
表 5-1 各种负荷、压头及应用范围 材料种类 布氏硬度 范围 试样厚度（mrh 负荷 P 与钢球 直径 D 之间的 关系 钢球直 径 D（mm 负荷 P（kgf）
负荷持续 时间（秒）
>63000
钢铁 140-450 6-3 P=30D 2750 10（黑色金属）
<3
2.5 187.5
>61000
同上 <140 6-3 P=10D 2250 10
<3
2.5 62.5
有色金属及
>61000
合金（铜、青 铜、黄铜、镁 31.8-130 6-3 P=10D 5 250 30 合金）
<3
2.5 62.5
>6250
同上 8-35 6-3 P=2.5D “ 5 62.5 60
<3
2.5 15.6
（2）布氏硬度试验的技术要求 1）被测金属表面必须平整光洁。）
压痕距离金属边缘应大于钢球直径，两压痕之间距离应大于钢球直径。
(5-5)）
HB 〉 450 的金属材料不得用布氏试验机测定。）
用读数测微尺测量压痕直径 d 时，应从相互垂直的两个方向上测量，然 后 取 其平均值。）
查表时，若使用的是 5、2.5mm 的钢球时，则应分别以 2 和 4 倍压痕直径查 阅。）
为了表明试验条件，可在 HB 之后标注 D/P/T，如 HB O /3 OOO / IO，即表示此硬度值 是在D=100mmP=3000kgf , T=10 秒的条件下得到的。
（3）布氏硬度试验机的结构及操作 HB-3000 型布氏硬度试验机的结构如图 5-2 所示。它是利用杠杆系统将负荷 加到金属表面上的。加卸负荷都是自动的。
图 5-2 HB-3000 布氏硬度试验机外形结构图 试验时，将试样置于试样台上，顺时针转动手轮，使试样上升直到钢球压紧 并听到“卡”一声为止。按上电钮，此时电动机通过变速箱使曲轴转动，连杆下 降，负荷通过吊环和杠杆系统施加于钢球上，保荷一定时间后，电动机自动运转，连杆上升，卸除负荷，使杠杆及负荷恢复到原始状态，同时电动机停止运转，再 反向回转手轮，使试样台下降，取下试样，即可进行压痕直径的测量，查表即得 HB 值。
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三．实验报告要求 1 ． 简述布氏硬度试验原理。． 如何测定金属材料的布氏硬度值？ 3 ． 进行试验时，应注意哪些基本要求？
第二篇：金属检测实验报告
《感测技术》课程设计题目：金属探测器的制作
学号姓名：刘长军刘倩倩刘嘉威刘校 罗林李鑫林祥祥林晗 老师：袁新娣
时间：
2013年11月
引言认识金属探测器金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测，以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的灵敏度。目前。国外虽然已有较为完善的系列产品，但价格及其昂贵；国内传统的金+.属探测器则是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界干扰。
一、设计目的1、进一步了解和运用涡流效应的原理。
2、了解电容三点式振荡电路原理。二：任务和要求
1、任务：设计一种可准确探测小范围内是否存在金属物体的电子。
2、探测器性能要求：（1）工作温度范围：-40℃——+50℃。（2）连续工作时间：一组5号干电池可连续工作40h（小时）。（3）要求当有金属靠近传感器时相应的电路会发出警报。（4）探测距离在20mm以内。
三、总方案设计
1、元器件的准备电路中的NPN型三极管型号为9014,三极管VT1的放大倍数不要太大，这样可以提高电路的灵敏度。VD1-VD2为1N4148。电阻均为1/8W。金属探测器的探头是一个关键元件，它是一个带磁心的电感线圈。磁心可选Φ10的收音机天线磁棒，截取15mm，再用绝缘板或厚纸板做两个直径为20mm的挡板，中间各挖一个Φ10mm的孔，然后套在磁心两端，如图1所示。最后Φ0.31的漆包线在磁心上绕。如果不能自制，也可以买一只6.8mH的成品电感器，但必须是那种绕在“工”字形磁心上的立式电感器，而且电感器的电阻值越小越好。
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2、电路的制作与调试图2是金属探测器电原理图图，组装前将所用元器件的管脚引线处理干净并镀上锡。对照三个图，依次将电阻器、二极管、电容器、三极管、发光二极管、微调电阻器焊到电路板上，再将电感探头连接到电路板上。电路装好，检查无误就可以通电调试。接通电源，将微调电阻器R8的阻值由大到小慢慢调整，直到发光二极管亮为止。然后用一金属物体接近电感探头的磁心端面，这时发光二极管会熄灭。调整微调电阻器R8可以改变金属探测器的灵敏度，微调电阻器R8的阻值过大或过小电路均不能工作。如果调整得好，电路的探测距离可达20mm。但要注意金属探测器的电感探头不要离元器件太近，在装盒时不要使用金属外壳 S L1 6.8mH 1 3 C20.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3kR23.3k R36.8k R4100 R6680k R72M R8 5.1k C4 0.1ufC5 0.1ufC72.2uf Q1A TR_2_IS_N_A 3 1 2 Q1BTR_2_IS_N_A 6 4 5 Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 0.01uf CAP NP D1 DIODED2DIODE D3 LED5V
图2 金属探测器总原理图
3、电路工作原理涡流效应图3涡流传感器结构图根据电磁理论，我们知道，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。金属的电导率越大，交变电流的频率越大，则涡电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。通过以上分析可知，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化，还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B的变化。对于非铁磁性的金属[包括抗磁体(如:金、银、铜、铅、锌等)和顺磁体(如锰、铬、钦等)μr1， 较大，可以认为是导电不导磁的物质，主要产生涡流效应，磁效应可忽略不计；对于铁磁性金属（如：铁、钴、镍）μr很大，也较大，可认为是既可导电又导磁的物质，主要产生磁效应，同时又有涡流效应。金属探测器电路中的主要部分是一个处于临界状态的振荡器，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于振荡电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。如果金属物品与线圈L较近，电路中的损耗加大，线圈值降低，使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作。从而控制后边发光二极管的亮灭。在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器构成了一个电容三点式振荡器用如图4所示。VT1的静态工作点：取R6=6.8K（电位器）,R2=3.3K,VBQ=0.5VCC。当图2中三极管基极有一正信号时，由于三极管的反向作用使它 的集电极信号为负。两个电容器两端的信号极性通过电容器的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正反馈，所以电路可以产生振荡，R8和R1的存在，消弱了电路中的正反馈信号，使电路处于刚刚起振的状态下。S L1 6.8mH 1 3 C2 0.01uf0.01ufCAP NP R1 3.3k0.01uf CAP NP
图4 电容三点式振荡电路理论计算振荡器的频率为：（C是C1，C2的串联）金属探测器的振荡频率约为40KHz，主要由电感L、电容器C1、C2决定。调节电位器R8减小反馈信号，使电路处在刚刚起振的状态。电阻器R6是三极管VT1的基极偏置电阻。微弱的振荡信号通过电容器C4、电阻器送到由三极管VT2、电阻器R3、R9及电容器C5等组成的电压放大器进行放大。然后由二极管VD1和VD2进行半波整流，电容器C7进行滤波。整流滤波后的直流
电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发光二极管VD3亮。在金属探测器的电感探头L接近金属物体时，振荡电路停振，没有信号通过电容器C4，三极管VT3的基极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二极管熄灭。
R4 100 C72.2uf Q2A TR_2_IS_N_A 31 2 D1 DIODE D3 LED5V
图5 发光二极管检测电路
四、原件清单
NPN9014
3个
0.01uF无极性电容
3个
0.1uF电容
2个
202uF电容
1个自制电感线圈
1个二极管1N4004
2个
发光二极管
1个 6.8K电阻
1个 6.8K变阻器
1个 3.3K电阻
2个 100欧姆电阻
1个 2M电阻
1个 5.1K变阻器
1个 9K电阻
1个
五、本次课程设计的心得体会课程设计是一个重要的教学环节，也是对学生综合素质的一次考核，所要完成的任务对每个同学来说都是一次挑战。通过这次课程设计不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一个很大的提高。这次课程设计金属探测器的电路图虽然比较简单，但真正要实现预期的功能还是有一定的困难，因此最后的结果不是很理想。此次课成设计的完成是我们团队合作的成果，一起设计电路，选择元器件，购买元器件，直到电子文档的完成，团队精神是我们最大的收获！当然在此期间也向我们的授课老师袁老师请教了许多的问题，在此表示感谢！
第三篇：单晶铝纳米级硬度测试实验报告
单晶铝纳米级硬度测试
[实验目的及意义] 硬度作为材料多种力学特性的“显微探针”,与材料的强度、耐磨性、弹塑性、韧性等物理量之间有着密不可分的联系, 因此在纳米尺度下对材料的硬度特性进行测量与分析,有着重要而现实的意义。
本实验目的: 1.学习纳米压痕法,掌握其原理和计算方法；
2.研究单晶铝纳米硬度,对纳米硬度的压痕尺寸效应现象进行分析。
[实验原理] 目前,纳米级硬度的测量一般采用纳米压痕法。该方法通过高分辨力的致动器和传感器,可以精确、连续地纪录加载与卸载期间载荷与位移的数据,非常适合于材料表层微/纳米级力学特性的测量。使用纳米硬度计对单晶铝进行了纳米压痕实验，并计算硬度值，重点观察和分析了纳米级条件下单晶铝的硬度性质。
纳米压痕法：图1为纳米压痕实验加、卸载过程中压痕剖面的变化示意图, 图2为典型的载荷一位移曲线。
由图可以看出，在加载过程中试样表面首先发生的是弹性变形，随着载荷进一步提高，塑性变形开始出现并逐步增大；卸载过程主要是弹性变形恢复的过程，塑性变形最终使得样品表面形成了压痕。图2中Pmax为最大载荷,Hmax为最大位移,hf了为卸载后的位移,S为卸载曲线初期的斜率。
纳米硬度的计算仍采用传统的硬度公式
H = P / A（1）
式中:H 为硬度,GPa；P为最大载荷,即上文中的Pmax，uN；A为压痕面积投影,nm2。但与传统硬度计算方法不同的是,A 值不是由压痕照片得到,而是根据“接触深度”hc(单位为nm)计算得到的,这是由于纳米硬度实验中载荷和压深很小, 如果沿用传统硬度实验中的方法确A值,则计算出的硬度值往往出现较大误差。
具体关系式需通过实验来确定,根据压头形状的不同,一般采用多项式拟合的方法,针对三角锥形压头, 其拟合公式为：
式中“接触深度”hc由下式计算得出
式中： ε是与压头形状有关常数，对于球形或三角锥形压头可以取ε=0.75。而S的值可以通过对载荷—位移曲线的卸载部分进行拟合，再对拟合函数求导得出，即
式中：Q为拟合函数。
这样, 通过实验得到载荷—位移曲线，测量和计算实验过程中的载荷p、压痕深度h和卸载曲线初期的斜率S，就可以得到样品的硬度值。
[实验仪器和步骤] 实验材料采用单晶铝, 取(111)面作为测量表面,经去应力处理后进行纳米压痕实验。实验仪器为美国CETR公司生产的Nanoindenter XP型纳米硬度计。NanoindenterXP 型纳米硬度计的最大载荷为50mN , 载荷分辨力为50N，位移分辨力小于0.01nm。压头选用Berkovich型金刚石压头, 形状为三角锥(锥面与轴线夹角为65.30°), 压头在加载、卸载过程中保持匀速, 并在加载、卸载过程之间保压一段时间。接触深度和纳米硬度由纳米硬度计自动计算。每个载荷对应的压痕实验在不同位置重复五次, 最终结果取有效点结果的均值。
本实验没有采用习惯上的通过对材料表面某一点连续加载得到硬度曲线的方法, 而是采用一个加载点只对应一个最终硬度值和压痕深度的方法, 通过对一系列不同载荷的加载点进行比较来研究纳米硬度测量中的现象和规律,这样做可以避免因加载点本身的因素对实验造成影响。
[实验结果] 表1 为不同载荷下单晶铝纳米硬度的实验数据。
表1 单晶铝硬度测量值数据及计算值 GPa 压痕深度/nm 100 200 500 1000 1500 2000
图3 绘出了单晶铝纳米级硬度与压痕深度的关系曲线。1 1.009 0.629 0.529 0.473 0.440 0.429 0.985 0.616 0.550 0.499 0.434 0.441
实验次序 0.937 0.611 0.514 0.503 0.444 0.423 1.020 0.621 0.540 0.494 0.451 0.437 0.958 0.608 0.530 0.472 0.463 0.452
五组数据平均值
普通方法计算值
0.982 0.617 0.533 0.480 0.446 0.428 1.275 0.836 0.718 0.612 0.568 0.532
图3 单晶铝纳米级硬度测量值
[结果分析] 本实验使用纳米硬度计对单晶铝进行了纳米压痕实验，并计算硬度值。结果表明，当压痕深度小于2000nm时,单晶铝纳米硬度存在尺寸效应现象。
纳米硬度与传统方法测得的硬度值有着重要区别，纳米硬度的实质是指在压入过程中某一压痕表面积投影上单位面积所承受的瞬时力, 它是试样对接触载荷承受能力的度量。而传统的硬度定义是残余压痕表面积上单位面积所承受的平均力, 它反映试样抵抗残余变形的能力。由此可见两种硬度定义的侧重点是不一样的, 其原因在于不同尺度下人们对材料性质的关注点不同。
单晶铝纳米硬度测量存在尺寸效应现象, 当纳米压痕深度大于2000nm时，测量得到的硬度值基本恒定，反之，得到的硬度值会表现出明显的尺寸效应现象，并且压痕越小，尺寸效应现象就越强烈。只有在相同压痕深度下测得的硬度值才具有可比性。微/纳米尺度下单晶铝的弹性模量基本恒定，其数值约71GPa。
第四篇：数据库试验实验报告格式
试验一 数据库定义实验
一、实验目的分别使用SQL server 企业管理器、Transact-SQL创建数据库、数据表和修改表结构；掌握SQL Server 查询分析器接收Transact-SQL语句和进行结果分析；输入适量记录数据。
二、实验环境
实验室名称：
软件环境：操作系统：windowsXP；SQL2000。
硬件环境：
三、实验内容
1．用企业管理器创建、修改数据库。
2．用T-SQL语句创建、修改数据库。
3．用企业管理器创建、修改数据表。
4．用T-SQL语句创建、修改数据表。
5．数据录入。
四、实验步骤及实验结果分析
(一)创建、修改数据库
1.用企业管理器
… …
2.用T-SQL语句
… …
实验结果：… …
实验结果分析：… …
五、总结(体会)
第五篇：机械专业基础知识--金属屈服强度、抗拉强度、硬度知识
机械专业基础知识 金属屈服强度 抗拉强度、机械专业基础知识--金属屈服强度、抗拉强度、硬度知识 专业基础知识 金属屈服强度、
[日期：2005-03-28 编]
来源：Jackyc
原创文稿
作者：陈俊光 [字体：大 中 小]
钢材机械性能介绍 1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变 形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。设 Ps 为屈服点 s 处的外力，为试样断面积，Fo 则屈服点 σs =Ps/Fo(MPa)，MPa 称为兆帕等于 N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑 性变形等于一定值（一般为原长度的 0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度 σ0.2。3.抗拉强度（σb）材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉 强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。设 Pb 为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo 为试样截面面积，则抗拉强度 σb= Pb/Fo（MPa）。4.伸长率（δs）材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。5.屈强比（σs/σb）钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般 碳素钢屈强比为 0.6-0.65，低合金结构钢为 0.65-0.75 合金结构钢为 0.84-0.86。6.硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性 越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。⑴布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般 3000kg）把一定大小（直径一般为 10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2(N/mm2)。⑵洛氏硬度（HR）当 HB>450 或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个支持角 120°的金刚 石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm 的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用 60kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB：是采用 100kg 载荷和直径 1.58mm 淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸 铁等）。HRC：是采用 150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等
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