洛氏硬度不确定度评估.doc

洛氏硬度试验测量不确定度评定 1 概述 (1) 测量方法及评定依据 GB/T 230.1-2004金属洛氏硬度试验第1部分:试验方法； GB/T 230.2-2002金属洛氏硬度试验第2部分:硬度计的检验与校准； GB/T 230.3- 2002金属洛氏硬度试验第3部分:标准硬度块的标定； JJF 1059一1999测量不确定度评定与表示； ISO/IEC 17025-2005检测和校准实验室能力的通用要求； ASTM E18-2003金属材料洛氏和表面洛氏硬度试验方法； ISO/DIS 6508-1:2004金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法； ISO/DIS6 508一2:2004金属材料洛氏硬度试验第2部分:硬度计的检验与校准； ISO/DIS 6508-3:2004金属材料洛氏硬度试验第3部分:标准硬度块的标定。 (2) 环境条件试验一般在（10～35）℃室温进行。对于温度要求严格的试验，应控制在(23士5)℃之内。本例试验温度为(19～25)℃。 (3) 测量仪器应采用经计量部门检定合格(满足GB/T 230.2-2002等标准之要求)的洛氏硬度计。本例采用FR-3e型硬度计。 (4) 被测对象采用满足GB/T 230.1-2004标准要求的金属材料硬度试样及符合GB/T 230.3-2002等标准要求的标准洛氏硬度块。本例试样材料为碳钢。 (5) 测量过程在洛氏硬度计处于受控状态下，按照方法标准的规定(试验力保持时间、压痕间距和压痕中心与试样边缘的距离等)对金属材料试样或标准块进行硬度试验，测得硬度值。 2 数学模型的建立 洛氏硬度试验测量结果的数学模型可写为: (1) 式中 — 被测样块硬度读出值 一 被测样块硬度测定值 3 测量不确定度来源的分析 在试验满足GB/T 230.1-2004标准要求的条件下，对于检测实验室通常有两种情况: ① 试验目的是检测材料试样单次测量结果的硬度值； ② 试验目的是检测试验材料的平均硬度，即通常要在试样表面多次测量硬度，将硬度平均值作为材料的平均硬度值而报出结果。不管是那一种情况，经分析金属洛氏硬度试验测量结果不确定度主要来源于下列因数(根据所掌握的硬度计的信息的不同又分为两种方法)。 (1) 第一种方法，硬度计的检定证书未给出硬度计的扩展不确定度，但给出了硬度计压痕测深装置分辨力、硬度计读数分辨率或误差及计量硬度计所使用的标准硬度块的不均匀度等，这时应考虑下列六方面因数引起的不确定度分量: ① 试验重复性所引入的标准不确定度分量(包括同一测量人员或不同测量人员的重复性及材料不均匀性和所用硬度计重复性等复合引起的不确定度分量，对于上述两种目的计算公式有所不同)； ② 硬度计复现性所引入的标准不确定度分量(根据对同一样块在不同时期进行监测的数据计算得到)； ③ 硬度计压痕测深装置分辨力所引入的标准不确定度分量； ④ 硬度计计量溯源(使用洛氏标准硬度块)所引入的标准不确定度分量； ⑤ 硬度计读数所引入的标准不确定度分量(对表盘式或数显式硬度计)； ⑥ 试验结果数据修约所引入的标准不确定度分量。 (2) 第二种方法，所使用的硬度计的校准证书给出了硬度计的扩展不确定度和包含因子，则上述第③、第④、第⑤项因数所引入的不确定度可不必计算，而直接用证书给出的和计算硬度计所引入的不确定度分量。必须指出，因为在评定硬度计本身的不确定度时这3项因数及重复性因数已被考虑，又由于在上述第①项即试验重复性因数中硬度计本身的重复性与材料均匀性、人员操作的差异等混合在一起而无法分离出来，这时可不考虑上述的第③、第④、第⑤项因数，而直接用硬度计本身的不确定度来计算，而中的硬度计本身的重复性因数虽然无法扣除，但所占比重很小。所以，对于这种情况，应考虑下列四方面因数所引起的不确定度分量: ① 试验重复性所引入的标准不确定度分量； ② 硬度计复现性所引入的标准不确定度分量； ③ 硬度计不确定度所引入的标准不确定度分量； ④ 试验结果数据修约所引入的标准不确定度分量。 评定的实践表明，上述两种方法计算得到的扩展不确定度是非常接近甚至是相同的。应用时，视具体晴况和方便简捷而定。 4 标准不确定度分量的评定 4.1 试验重复性所引入的标准不确定度分量这可通过连续测量得到观测列，而采用A类方法进行评定。任选 m 名检测人员(建议至少3人参与测量)，在同一台计量合格的硬度计上对不同标尺的满足GB/T 230.1-2004标准的试样分别进行测试，对每一标尺，每一检测人员在重复条件下连续测量多次(至少5次)，每个标尺得到 m 组观测列。每组观测列分别按式(2)计算试验标准差再由式(3)求出高可靠性的合并样本标准差，经判断后求得试验重复性所引入的不确定