硬度值示值误差
HR—150型洛氏硬度计的示值误差分析及解决方法
HR—150型洛氏硬度计的示值误差分析及解决方法作者：谢燕明来源：《中国科技博览》2013年第37期摘要：本文针对HR-150型洛氏硬度计的试验原理对其检测过程中出现的误差进行分析并提出解决办法。
关键字：硬度计；示值误差；解决办法中图分类号：TB938.2随着市场经济的高速发展，基础建设中预应力筋锚具、夹片和连接器的应用愈发广泛；无论是检测单位还是施工单位，都越来越多的遇到硬度检测问题。
HR-150型洛氏硬度计是其中用途最为广泛的一种检测设备，本文针对其示值误差进行分析归纳，并提出系列解决办法。
一、洛氏硬度硬度计试验原理：在规定条件下将压头（金刚石圆锥，钢球或硬质合金球）分2个步骤压入试样表面，卸除主试验力后，在初试验力下测量压痕残留深度h，以压痕残留深度h代表硬度值的高低如洛氏硬度值由h的大小确定，压入深度h越大，硬度值越低，反之，则硬度值越高，为了数值越大，硬度值越高的习惯概念，采用一个常数c减去h来表示硬度的高低，并用每0.002 mm的压痕深度为一个硬度单位，由此获得的硬度值为洛氏硬度值，用HR表示，二、在检测和使用过程中洛氏硬度计出现的误差有以下几个方面；1、压头损坏带来的误差压头损坏会出现粗大误差，示值忽大忽小，不稳定，解决方法是金刚石压头用显微镜或放大镜观察，如损坏，更换新压头2、人员操作误差1），在检测使用硬度计过程中，首先检查标尺和负荷是否对应，否则会出现粗大误差2），标准试样要要贴合工作台面移动，否则会出现示值重复性过大，3），加卸荷要平稳，调整缓冲器的旋钮，可保证加荷的快慢，保荷时间为4-6秒，保荷时间长示值偏高，反之偏低，缓冲装置要定期检查，加满液压油，3、硬度计安装不水平及环境影响带来的误差硬度计安装不水平，会造成主试验力的偏差，导致硬度计示值偏差，要用水平仪检查硬度计水平度调整好既可，环境振动会造成指示装置的指针颤动，或其它部件的松动导致示值不稳定，要安装在无振动或远离振动的地方。
洛氏硬度计示值误差不确定度评定(CMC)
洛氏硬度计示值误差的测量结果不确定度评定1 概 述（1） 测量依据;JJG 112-2003《金属洛氏硬度计检定规程》。
（2） 测量标准：标准洛氏硬度块，均匀性：01～0.4HR,上级证书给出。
（3） 被测对象：金属洛氏硬度计。
（4） 测量方法：用符合JJG 112-2003《金属洛氏硬度计检定规程》要求的二等标准硬度块（取23.6HRC,44.8HRC,61.9HRC,92.3HRB,81.8HRA 为例）对洛氏硬度计（A\B\C 标尺）进行示值测量，测量时标准硬度块应贴合硬度计试台台面移动，在每一标准硬度块面上测定6点，第一点不计，其余5点均匀分布，所测量的5点硬度的算术平均值和标准块硬度值之差即为硬度计的示值误差。
2 数学模型h h -=δ式中：δ———硬度计示值误差；HR h ———硬度计示值的算术平均值；HR h ———标准块的硬度值；HR3 不确定度传播率 222221212)(u C u C u c+=δ式中：1/1=∂∂=h C δ， 1/2=∂∂=h C δ4 输入量的标准不确定度的评定4.1 输入量h 的标准不确定度)(h u 的评定输入量h 的不确定度主要是硬度计的测量重复性所引起的，虽然硬度计的分辨力也会对重复性测量有影响，根据JJG1.33-2008《计量标准考核规范》中有关技术问题的说明C.1.4中规定：被测仪器的分辨力也会对重复性测量有影响。
在不确定度评定中，当重复性引入的不确定度分量大于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时。
可以不考虑分辨力所引入的不确定度分量。
所以可以不考虑分辨力的影响，采用A 类方法进行评定。
在一台硬度计上，用一块硬度值为23.6HRC 的洛氏硬度标准块进行连续10次测量，得到一测量列（HR ）：23.0,22.5,22.6,22.4,22.8,23.3,23.2,23.2,23.0。
其市值算术平均值和单次实验标准差按下式计算：h =22.91HR 。
里氏硬度计示值误差测量结果不确定度的评定
里氏硬度计示值误差测量结果不确定度的评定1. 概述1.1测量方法：参照JJG747-1999《里氏硬度计检定规程》1.2环境条件：室温：22.5℃、相对湿度：60.5%RH1.3测量标准：标准里氏硬度块，检定证书提供的里氏硬度块硬度示值为786HLD ，以此标准硬度块校准里氏硬度计。
1.4被测对象：里氏硬度计，规格型号：TH160，出厂编号：002，制造厂商：时代集团公司。
1.5测量过程：用标准里氏硬度块对里氏硬度计（以下简称硬度计）进行示值测量，在标准硬度块上均匀分布的测定5点，所测5点硬度值的算术平均值和标准硬度块标准值之差即为硬度计的示值误差。
2. 数学模型b m h H H -=∆式中： h ∆——硬度计的示值误差；m H ——硬度计的示值算术平均值；b H ——硬度块的标准值3. 输入量的标准不确定度的评定3.1输入量m H 的标准不确定度1u 的评定输入量m H 的不确定度主要是里氏硬度计的测量重复性引起的，故采用A 类方法进行评定。
HLD ） HLD h h i i 7815151==∑=-单次测量实验标准差（用极差法计算），由5=n ，查表得33.2=CHLD s 15.233.2778783=-= 5点硬度值的算术平均值为测量结果 HLD s u 0.151==3.2输入量b H 的标准不确定度2u 的评定输入量b H 的标准不确定度主要由以下两部分构成：3.2.1定度硬度块的工作基准维氏硬度计引起的标准不确定度分项)(1b H u标准里氏硬度块是在工作基准维氏硬度计上标定的，工作基准维氏硬度计的不确定度为：)3%(0.1==k U rel ，从维氏硬度换算成里氏硬度，得：)3(3==k HLD U ，所以 HLD H u b 0.13/3)(1==3.2.2标准里氏硬度块均匀性引入的不确定度分项)(2b H u标准里氏硬度块的均匀性不大于9HLD ，估计服从均匀分布，包含因子3=k ，采用B 类方法进行评定，所以 HLD H u b 6.2329)(2==则输入量b H 的标准不确定度：HLD H u H u u b b 8.26.20.1)()(2222122=+=+=3.3由硬度计读数产生的测量不确定度分量3u里氏硬度计最小读数为1HLD ，估计服从均匀分布，采用B 类方法评定，所以HLD u 3.03213==由于3u 小于三分之一1u ，则3u 可不计4. 合成标准不确定度的评定4.1灵敏系数数学模型 b m h H H -=∆灵敏系数 11=∂∆∂=m h H c 12-=∂∆∂=bh H c 输入量m H 和b H 彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式计算：[][]2222112..)(u c u c u h c +=∆HLD u h c 0.38.20.1)(22=+=∆5. 扩展不确定度的评定取包含因子2=k ，扩展不确定度为HLD u k U h c 60.32)(=⨯=∆⨯=6. 测量不确定度的报告与表示里氏硬度计示值误差测量结果的扩展不确定度为 )2(6==k HLD U。
洛氏硬度计期间核查
7核查项目及标准
7.1硬度计示值误差。
7.2硬度计示值重复性。
7.3 核查要求：
硬度范围
硬度计示值误差
硬度计示值重复性
80~100HRB
±2HRB
≤0.04×（130- ）
8核查方法
8.1在标准块上测量均匀分布的6个点的硬度值，第一点不计，得到5个硬度值H1、H2、H3、H4、H5，按从小到大顺序递增的次序排列，计算其平均值为 。
作业指导书
文件编号
洛氏硬度计期间核查
版本修改
1/0
1目的
保证测量结果的准确性和实现试验数据的可溯源性。
2依据
参照JJG1132-2003《金属洛氏硬度计》计量检定规程。
3适用范围
使用中和修理后的200HRS-150硬度试验计的期间核查。
4周期
在设备两次检定日期之间
5环境
10℃-35℃Байду номын сангаас温。
6标准物质
8.2硬度计示值误差按下式计算：
式中：H——标准块的标定硬度值。
8.3硬度计示值重复性按下式计算：H5- H1
9核查结论
根据8的检查结果，按照7.3核查要求得出期间核查结论。
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解析造成洛氏硬度值不准确的原因Word版
解析造成洛氏硬度值不准确的原因洛氏硬度计是当前使用最广泛的硬度计之一，它从诞生到现在经过了百年的发展和不断技术创新，现如今已经成了一款非常稳定的传统硬度计，但是我们在使用过程中经常会看到各种问题，其中最为突出的就是硬度值不准确问题，很多操作者往往遇到这个问题无从下手，不知道怎么去排查问题，还有很多售后服务人员也经常被各种原因的硬度值不准所困扰，我们就分析下各种出现硬度值不准确的原因及解决方法一、硬度计安置不正出现不准确问题首先检测的是硬度计安装位置是否正确，特别是对于售后人员来说尤为重要，首先查看仪器是否处于水平位置，用水平仪测量水平度，然后垫平硬度计。
其次是检查试样被测表面是否与工作台接触不良，或支承点不稳固，将会产生滑移、滚动、翘起等现象。
这不仅使所得结果不准，还会损坏仪器，尤其是压头，应根据零件的几何形状设计合适的工作台。
周围环境的影响。
工厂生产用硬度计常会因周围环境受震动的影响，致使仪器结构产生松动，示值不稳定。
硬度计应安装在无震动或离震源较远的地方。
二、压头的影响1、金刚石压头不符合技术要求或是使用一段时间后有磨损，操作者如不能判断金刚石的好坏，可由计量测试机构进行检定。
2、钢球压头强度和硬度不够，容易产生变形。
钢球扳压扁产生永久变形后呈椭圆，短轴垂直于零件表面时，压痕浅，示值高；长轴垂直于零件表面时，压痕加深，示值降低，钢球允差小0.002mm。
三、人为误差1、操作人员技术熟练程度不够、实践经验较差、操作不当造成，应由熟悉操作硬度计的人员带领下使用；2、加荷过快，持荷时间短，低硬度的零件硬度偏高，而加荷过慢，持荷时间长，硬度偏低，操作时加荷应平整，保持一定加荷时间。
四、被测零件影响的因素1、不同的表面光洁度在洛氏硬度测试时，表现出不同的影响。
表面光洁度愈低，高硬度测试时其硬度愈高，反之硬度越低，有刀痕的粗糙表面，淬火时首先最快冷却，或很坚硬的表层，硬度值就高。
反之，调质件高温回火时，有刀痕的表层组织先转变，抗回火的能力小，硬度值就低。
硬度值示值误差
±2.5
≤3.0
＞225
±2
≤2.5
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
HV20
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
HV30
3
3
2
2
2
2
2
2
2
2
HV50
3
3
2
2
2
2
2
2
2
2
HV100
3
2
2
2
2
2
2
2
2
注：1.当压痕对角线长度小于0.02mm时，表中未给出值. 2.对于中间值，其最大允许误差可通过内插法求得. 3.表中有关显微硬度计的值是以0.001mm或压痕对角线长度平均值2%为最大允许误差给出的.比较大者为准.
维氏硬度计的示值重复性
标准块的硬度范围
示值重复性（%）
HV5～HV100
HV0.2～＜HV5
＜HV0.2
≤225HV
≤6.0
≤12.0
≤12.0
＞225HV
≤4.0
≤8.0
≤10.0
布氏硬度计示值最大允许误差和示值重复性
硬度范围（HBW)
示值最大允许误差δ%
表示值重复性Hcf/%
≦125
±3
≤3.5
维氏压痕测量装置的分辨力和最大允许误差
压痕对角线长度d/mm
测量装置的分辨力
最大允许误差
d≤0.040
0.2um
±0.4um
d＞0.040
0.5%d
洛氏硬度计示值误差的原因分析
洛氏硬度计示值误差的原因分析洛氏硬度计在许多企事业单位中都有大量使用，是许多工厂和检测机构作为质量管理和质量控制的一种常用的检测仪器，也是我们计量检定人员经常接触的计量仪器。
以下的一例对洛氏硬度计示值误差的原因分析也许会对我们的工作有一定的启发。
笔者对某五金厂一台洛氏硬度计进行计量检定。
该硬度计是一台型号为HR-150的洛氏硬度计，有HRA，HRB，HRC三个标尺，买回来有几年了，每年都有进行定期的计量检定。
作为后续检定，我根据JJG112-2003 金属洛氏硬度计检定规程，对该硬度计的外观、加力速度，试样位移和机架变形，硬度计示值等检定项目进行了检定，一切正常。
当我准备离开时，该厂的技术主管来到现场向我反映使用该硬度计对他们厂的产品进行测量时，其结果偏小，与他们产品的要求相差较大，因此怀疑该硬度计的示值有问题，并希望我能帮他们找一下原因。
知道这种情况之后，我也觉得有些奇怪，于是向对方解释这台硬度计刚通过检定，其各项性能指标都符合检定规程的要求，不太可能是仪器的问题，同时也表示愿意帮客户分析找出原因。
了解到其产品在硬度方面的要求是（27±2）HRC。
为了消除对方的疑虑，又拿出了标准洛氏硬度块当着对方的面对该硬度计的硬度示值测了几点，发觉该硬度计的示值与标准值相比大了0.8HRC，而不是像对方所反映的示值误差偏小，其示值误差和示值的重复性均符合检定规程要求。
为了保险起见，我又对该硬度计的升降丝杠轴线与主轴轴线的同轴度以及主轴与试台台面的垂直度等两项应该在首次检定中检定的项目也检查了，其结果也都符合检定规程的要求。
随后为了逐项找出原因，我又让对方的试验员当场用我带来的标准硬度块测了几点，结果也符合检定规程要求。
通过以上方法，基本排除了仪器误差和人员操作的原因。
在排除了仪器误差和人员操作的原因之后，对方也表示其原材料采购于正规厂家，而且进货时也有试验，出现问题的机会较小，但做成产品来试验时，却发现其硬度值偏低得严重。
洛氏硬度计常用误差分析
洛氏硬度计常用误差分析洛氏硬度计是一种常用的硬度测试仪器，具有精度高、易操作等优点，因此在机械工业、材料科学等领域广泛应用。
然而，在使用洛氏硬度计的过程中，经常会出现误差，对测试结果产生影响。
本文将对洛氏硬度计的常用误差进行分析，并提出解决措施，以提高硬度测试的精度和可靠性。
误差来源洛氏硬度计的误差主要来源于硬度计本身的设计、检定误差、操作规范和试验环境等方面。
设计误差洛氏硬度计的设计误差包括钻头与压头的接触面积精度、弹簧松弛和机械反弹等，在硬度测试中会产生影响。
例如，如果钻头与压头的接触面积不均匀，测试结果就会出现偏差，而弹簧松弛和机械反弹则会导致测试结果不稳定。
检定误差洛氏硬度计的检定误差是指硬度计标准部件的误差和校准不良等因素造成的误差，包括示值误差、回归分析误差和准直误差等。
操作规范洛氏硬度计在使用过程中，操作规范不当也会产生误差。
例如，在测试中钻头与被测材料的接触位置不准确时，测试结果就会出现明显偏差。
试验环境使用洛氏硬度计进行测试还需要注意试验环境。
试验环境中温度、湿度、振动和气压等因素的变化会对测试结果产生影响。
解决措施为了减少洛氏硬度计测试误差，提高硬度测试的精度和可靠性，需采取以下措施：1.加强设备维护和管理。
定期检查和校正硬度计，保证其精度和稳定性；对特殊要求试验进行校准；建立质量管理体系，对操作规程进行规范和控制。
2.严格按照操作规程进行测试。
对试验人员进行培训，保证钻头和压头的接触位置准确；将硬度计放置在水平且稳固的位置；保持试验环境稳定等。
3.选用合适的试验材料和试验方法。
确保所选材料和试验方法是适合的，能够有效地反映该材料的硬度特性，避免外力和温度等条件对测试结果的影响。
4.执行数据处理程序。
数据处理程序和输出设备必须满足相应的规定和标准要求，确保可靠性和精度。
5.进行实践经验证实。
是对不同情况下测力计试验结果的正确性进行验证，同时也为了发现测量仪器的不足和改进方法。
金属洛氏硬度计示值误差测量结果的不确定度评定
金属洛氏硬度计示值误差测量结果的不确定度评定摘要:本文通过测量金属洛氏硬度计(以C标尺为例),分析不确定度来源,给出测量不确定度方法。
关键词:洛氏硬度计；测量；不确定度。
THE UNCERTAINTY ASSESSMENT OF INDICATION ERROR OF METALLIC ROCKWELL HARDNESS TESTING MACHINESLiwangyang Yexiaobo（LITC，Sichuan Province Luzhou City）Abstract： In this paper, the source of uncertainty is analyzed by measuring metal Rockwell hardness tester (taking C scale as an example), and the measurement method of uncertainty is given.Key words： Metallic Rockwell Hardness Testing Machines; Measurement;Uncertainty.1.前言随着全球市场经济的发展，质量意识的增强,对检测质量提出了越来越高的要求，为实现国与国之间检测结果的互认，保证检测质量，许多国家和国际组织在其有关标准和技术规范文件中,都不同程度地从各个角度对检测的不确定度做出了要求,如在IS09000族《质量管理和质量保证》国际标准中,涉及“检验、测量和试验设备的控制条款中都明确指出:“检验、测量和试验设备使用时,应确保其测量不确定度已知”,并“符合所要求的测量能力”。
由此可见,正确表达和评定测量不确定度是当前国际上开展产品认证、体系认证和实验室认可以及国际互认协议中普遍提出的新要求。
测量不确定度是定量说明测量结果质量好坏的一个参数，也是评判实验室校准能力水平的一个依据，所以本文旨在通过研究讨论不确定度评定的过程与方法，提高自身的能力水平。
硬度试验
概述(2)
硬度值的物理意义随着试验方法的不同，其定义也 不同。例如，刻划硬度主要表征金属抵抗表面局部 断裂的抗力；肖氏硬度表征金属弹性变形功的大小； 而常用的压入硬度则表征金属抵抗局部变形的能力。 由于在压痕以下不同深度处，金属所承受的应力和 所产生的变形程度不同，因此压入硬度值实际上是 综合反映了压痕附近局部体积内金属的弹性、微量 塑性变形抗力、应变变化能力及大量塑变抗力等物 理量。不同的压入硬度试验方法，由于压头的材料、 形状及尺寸、载荷的大小及加载方式的不同，上述 各个基本物理量在硬度值中所起的作用也各不相同。 因此，“硬度”不是金属材料独立的力学性能。
维氏硬度试验
试验原理 维氏硬度的试验原理与布氏硬度相同,也是根据压痕单位面 积所承受的载荷来计算硬度值的。所不同的是维氏硬度的压头 不是球体而是两相对面间夹α为136°的金刚石四棱锥体。其试 验原理如图3-1所示。 压头在载荷F作用下，将 试样表面压出一个四方锥 形的压痕，经规定保持时 间后，卸除载荷，测量压 痕对角线长度d，用以计 算压痕表面积S。维氏硬度 值就是载荷F除以压痕面积 所得的商。 维氏试验原理图
试验设备
（1） 布氏硬度试验力允许误差不大于±1％，变动度不大于±1 ％。钢球硬度不低于850HV，硬质合金球硬度不低于1500HV。 球体直径10㎜时，公差为±0.005㎜；球体直径为5㎜时，公差为 ±0.004㎜；球体直径不大于2.5㎜时，公差为±0.003㎜。 （2） 压痕测量装置的最小分度应能估测至0.5％d。允许误差不 大于±0.5％d。
洛氏硬度表示方法
人为规定引入一常数K减去e值作为洛氏硬度值的指标。用符 号HR表示。规定K=100，（对应深度：100×0.002㎜=0.2㎜）。 当压痕残余增量为0.2㎜时，则金属洛氏硬度值为零。将0.2㎜ 深的压入深度划分为100等分，即100个洛氏硬度单位，再将压 痕深度的残余增量换成e单位后，则洛氏硬度值为HR=100-e。 当压头为钢球时，由于多用于测定较软金属硬度，压入深度较 深，有可能深度大于0.2㎜。若K值仍为100，则计算出的硬度 值就可能为零值或负值。为避免出现这种情况，故将K值 （在 起点位置增加30）定为130.。即深度（增加0.06㎜）为0.26㎜。 也就是说将0.26㎜深度划分为130等分，即130个洛氏单位，试 样的洛氏硬度值为HR=130-e。 洛氏硬度表示方法，在洛氏硬度符号HR前为硬度数值，在HR 后面为使用标尺。例如，50.5HRC表示用C标尺测定的洛氏硬 度为50.5。
A型邵氏硬度计试验力示值误差的测量不确定度评定
[1] 周德庆. 微生物学教程[M]. 北京：高等教育出版社，
1993. [2] Williams Wilkins. Bergey's Manual of SystematicBacteriol-
ogy[M]. US：[s.n]，1984. [3] 王友永，郑晓冬，胡丹. 臭豆腐保鲜技术的研究[J]. 中
u(Fb)— ——相应硬度值的试验力标称值的 不确定度分量。
c1
=
坠fe 坠Fm
=1
c2
=
坠fe 坠Fb
=- 1
3 不确定度分析
3.1 输入量 Fm 的标准不确定度评定 u(Fm) 输入量 Fm 的不确定度主要是硬度计的估读误
差引起的不确定度 u(Fm)硬度计的最小分度值为 1 HA （指针式、数字式分辩率一般为 0.1 HA），取均 匀分布，属 B 类不确定度，故其标准不确定度为：
1 测量方法
将 A 型邵氏硬度计固定在支架上，下部放电 子天平，调好电子天平水平，盘中部放置一压杆， 上部可与硬度计压针接触，通过移动支架使压杆压 缩硬度计压针到一定的硬度指示值，同时压杆反向 作用于电子天平上并指示出一定的示值。通过公式 转换将电子天平示值运算成力值，再通过硬度值和 力值的转换公式 1 HA=F/75 （HA 为邵氏硬度计的 硬度值） 转换为硬度值。通过电子天平在一定硬度 值时的示值，确定硬度计各点的试验力。
F=550+75 HA 换算为硬度值为 80.18、80.31、79.66、79.40、
农产品加工 79 2009·4
工艺探讨
Go n g yi Tan t ao
80.18、80.18、79.92、79.79、79.53、80.31。
移 算术平均值x
金属洛氏硬度计测量结果示值误差的不确定度评定
155中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2020.12 （下）为迎接2020年的CNAS 监督评审，按照CNAS-RL02：2018《能力验证规则要求》，德阳市计量测试所特向CNAS 认可的能力验证提供机构提出了金属洛氏硬度计校准的测量审核项目，并顺利通过该项测量审核。
现将测量结果的不确定度评定方法概述如下。
1 概述（1）测量依据：JJG112-2013《金属洛氏硬度计》；（2）环境条件：温度（23±5）℃，周边环境应清洁，无振动，无腐蚀性气体；（3）测量标准：标准洛氏硬度块；（4）被测对象：金属洛氏硬度计；（5）测量方法：以初试验力F 0和总试验力F (F =F 0+F 1,F 1为主试验力)先后作用下，将金刚石圆锥体或钢球压头压入试样表面，保持一定的时间后，卸除主试验力，测量加卸主试验力前后初试验力作用时的压痕深度残余增量h 。
2 数学模型和灵敏系数2.1 数学模型 式中，e 为被检洛氏硬度计的示值误差；H m 洛氏硬度计示值；H b 标准洛氏硬度块硬度值。
2.2 方差和灵敏系数根据数学模型，标准不确定度分量彼此独立、各不相关，则洛氏硬度计示值误差合成标准不确定度由下式计算：式中，灵敏系数；。
3 不确定度来源金属洛氏硬度计测量结果不确定度来源主要包括：（1）输入量H m 引入的不确定度主要是由测量重复性引入的不确定度u 1；（2）输入量H b 引入的不确定度主要包括：①标准洛氏块引入的不确定度u 2；②标准洛氏硬度计引入的不确定度u 3。
4 各输入量的标准不确定分量的评定对一台型号为TH320的工作级金属洛氏硬度计，分别用高、中、低3块HRC 标尺的标准洛氏硬度块进行测量。
测量数据如表1。
（1）输入量H m 的标准不确定度的评定。
根据表1中的测量数据，采用A 类方法进行评定。
按照实际工作情况，使金属洛氏硬度计测量结果示值误差的不确定度评定王彦 （德阳市计量测试所，四川 德阳 618000）摘要：本文根据JJG112-2013《金属洛氏硬度计检定规程》和JJF1059.1-2012 《测量不确定度评定与表示》，对金属洛氏硬度计测量结果的示值误差进行了不确定度分析与评定。
洛氏硬度计示值误差测量不确定度的评定
洛氏硬度计示值误差测量不确定度的评定摘要:“洛氏硬度计检定装置”该标准主要选用洛氏硬度块作为标准器。
该标准器采用仪器结构原理即是以顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为Φ1.588mm的淬火钢球作压头,以规定的试验力使其压入标准块表面。
试验时,先加初试验力,然后加主试验力。
压入试样表面之后卸除主试验力,在保留初试验力的情况下,根据标准块表面压痕深度,确定被测金属材料的洛氏硬度值。
关键词:洛氏硬度计误差测量1 测量方法及数学模型1.1 测量依据依据JJG 112—2003《金属洛氏硬度计检定规程》根据国家JJG 112—2003《金属洛氏硬度计检定规程》的规定,使用中的洛氏硬度计主要是进行示值误差的检定。
所以,示值是硬度计检定和使用的主要指标。
洛氏硬度计示值误差是用标准硬度块进行本校准。
2 计算分量标准不确定度2.1 硬度计示值的标准不确定度分量2.1.1 示值重复性影响的标准不确定度分量洛氏硬度计示值重复性来源于硬度计本身测量的重复性和硬度块的均匀性。
硬度块的均匀性在硬度计示值重复性中起重要作用。
为避免重复,将硬度计均匀性影响从中扣除,得到硬度计实际的示值重复性。
按测量次数为5次计,采用极差法,估算出相应的试验标准差,查表得c=2.33,故:。
高硬度重复性为0.5HR,中硬度重复性为0.6HR,实际为测量5次的平均值,则:2.1.2 总试验力保持时问引起的不确定度分量总试验力保持时间对低硬度的影响较为明显,保持时间规定为10s,实际能控制在1s～2s,对低、中、高硬度的示值影响分别在±0.2,0.1,0.05HRC,按三角形分布,则:2.1.3 读数时间引起的不确定分量检定时读数时间的快慢影响硬度计机架变形及硬度块弹性的恢复,使读数值产生差异,一般控制在卸除主试验力后2s～3s完成读数。
对硬度示值影响分别为低硬度±0.15RC,中硬度士0.10HRC,高硬度±0.05HRC,按三角形分布,则:2.1.4 硬度示值读数误差引起的不确定度分量无论是表头式的还是光学投影的硬度计,检定时对示值读数都存在指示器读数误差,一般估读能力控制在±0.10HRC,按三角形分布,则:2.2 标准洛氏硬度块的不确定度分量2.2.1 标准洛氏硬度计引起的不确定度分量根据国家对硬度量值传递系统的规定,检定标准洛氏硬度块的标准洛氏硬度计小确定度为0.3HR。
布氏硬度计检定规程
布氏硬度计检定规程布氏硬度计计量校准与使用注意事项硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。
为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系，所以我们现在在各大工厂所以的硬度计按原理可以分为：里氏硬度计、洛氏硬度计、布氏硬度计、邵氏硬度计、肖氏硬度计、巴氏硬度计、显微硬度计、摩氏硬度计、维氏硬度计等。
今天中科计量小编就来讲解一下布氏硬度计的计量校准与布氏硬度计的注意事项。
首先我们先来了解一下布氏硬度计的计量校准方式：一、范围1.本标准规定了布氏硬度计的校准规程。
2.本标准适用于内活塞用的布氏硬度计定期校准二、实验条件1.无振动，无灰尘。
2.室内10℃----35℃.3.周围无腐蚀气体。
三、校准方法1.外观检查整体无锈蚀，刻度盘玻璃清晰，无霉点。
2.压头检查定期更换钢球压头，保证其压痕直径轮廓清晰球突出球套部分应不小于直径的1/3，球表面不应有麻点、划伤、裂纹、锈蚀等缺陷。
3.硬度计示值误差检定在标准块上均匀分布地测定五点，两相邻压痕中心的距离不应小于压痕直径的4倍，压痕中心至标准块边缘的距离不应小于压痕直径的2.5倍，按上述方法测五点硬度值，取其平均值，其示值误差应在±1个硬度值单位内。
4.本仪器佼准周期为一年5.本仪器使用的标准硬度块为HBS 2.5/62.5 104四、记录1.每次校准必须填写《布氏硬度计校准记录》的各项有关内容，见附录。
2. 记录由校准人保管备查，保存期为两年。
当布氏硬度计在计量校准完成后，我们在使用中需要注意的一些事项有那些呢？接下来小编就来为大家一一讲解。
一、安装压头各种规格的压头均由固定杆、固定螺帽和球三部分组成，在安装前必须将固定杆球形槽与球用无酸汽油冲洗、擦净。
在固定杆球形槽内涂以少许无酸凡士林油，装上选用的钢球或硬质合金球，再把固定螺帽拧紧。
试验时要经常检查球是否松动，若发现球松动，则试验无效。
二、施加试验力整个试验力施加过程分为施加、保持和卸除三个阶段。
洛氏硬度计的测量不确定度评定
文件制修订记录1. 目的本文件用于洛氏硬度计校准过程中，测量设备、人员、环境条件的等因素引起的不确定度评定，使计量人员能够准确、有效地评定通用卡尺的测量结果不确定度。
2. 适用范围本文件适用于实验室所有洛氏硬度计的测量结果不确定度评定。
3. 引用文件GJB 3756-1999《测量不确定度表示与评定》 JJG 112-2013《金属洛氏硬度计》4. 测量方法（依据JJG 112-2013《金属洛氏硬度计》）洛氏硬度计的示值误差采用标准硬度块进行校准，校准点的分布，对于不同的标尺，使用对应的标准硬度块进行重复性测量。
下面针对不同标尺示值误差的测量不确定度进行评定。
5. 数学模型 5.1数学模型b m H H h -=∆式中：h ∆ 硬度计的示值误差； m H —硬度计示值的算术平均值； b H —硬度块的标准值； 5.2不确定度传播率u C u C u h c 222221212)(+=∆ 灵敏系数 11=C ；12-=C 6. 计算标准不确定度分量6.1 输入量m H 的标准不确定度)(m H u输入量m H 的不确定度主要是硬度计的测量重复性所引起的,来源于硬度计机构和标准硬度块的均匀度两个因素。
由于硬度计示值是硬度计在硬度块上的不同区域测量得到的结果，其测量的特殊性是同一点不可能重复测量，所以硬度计示值重复性已包含了硬度块均匀度对其示值的影响，采用A 类方法进行评定。
在一台硬度计上，用硬度块连续测量10次，得出试验标准差，在实际测量中，在重复条件下连续测量5次，则由重复性引入的标准不确定度为：5)(s H u m =b H )(b H u输入量b H 的标准不确定度来源主要有以下两部分构成:定度硬度块的标准洛氏硬度计引起的标准不确定度分项()1b H u 和标准洛氏硬度块稳定度引起的的标准不确定度分项()2b H u 。
6.2.1定度硬度块的标准洛氏硬度计引起的标准不确定度分项()1b H u 的评定。
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布氏硬度计示值最大允许误差和示值重复性 硬度范围（HBW) ≦125 125＜HBW≤225 ＞225 示值最大允许误差δ% ±3 ±2.5 ±2 表示值重复性 Hcf/% ≤3.5 ≤3.0 ≤2.5
1.当压痕对角线长度小于 0.02mm 时，表中未给出值.
2.对于中间值，其最大允许误差可通过内插法求得.
3.表中有关显微硬度计的值是以 0.001mm 或压痕对角线长度平均值 2%为最大允许误差给出的.比较大者为准.
维氏硬度计的示值重复性 示值重复性（%） 标准块的硬度 范围 ≤225HV ＞225H＜HV5 ≤12.0 ≤8.0 ＜HV0.2 ≤12.0 ≤10.0
维氏压痕测量装置的分辨力和最大允许误差 压痕对角线长度 d/mm d≤0.040 d＞0.040 维氏硬度计示值的最大允许误差 硬度计示值的最大允许误差（±%） 硬度符号 50 HV0.05 HV0.1 HV0.2 HV0.3 HV0.5 HV1 HV2 HV3 HV5 HV10 HV20 HV30 HV50 HV100 注： 6 5 100 8 6 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 150 9 7 200 10 8 6 5 5 4 3 3 3 3 3 3 3 3 8 9 8 6 5 4 3 3 3 3 3 2 2 2 10 10 9 7 6 4 4 3 3 3 3 2 2 2 11 10 8 6 5 4 3 3 3 3 2 2 2 11 9 7 5 4 4 3 3 3 2 2 2 11 10 7 5 4 4 3 3 3 2 2 2 12 10 8 6 4 4 3 3 3 2 2 2 12 11 8 6 5 4 3 3 3 2 2 2 11 9 6 5 4 4 3 3 2 2 2 250 300 350 硬度,HV 400 450 500 600 700 800 900 1000 测量装置的分辨力 0.2um 0.5%d 最大允许误差 ±0.4um ±0.8%d