布氏硬度测量结果不确定度的评定终版

金属布氏硬度测量结果不确定度的评定

1.被测对象

满足GB/T 231.1—2009金属布氏硬度国家标准要求的金属材料硬度试样 使用THBS-3000DB 型布氏硬度计。

2.引用文献

JJF 1059—1999 测量不确定度评定与表示 JJG 147—1991 标准布氏硬度块检定规程

GB/T 231.1—2009 金属布氏硬度试验 第一部分：试验方法

3.环境条件

硬度计在下列条件下检定并正常工作： 1) 室温10℃～35℃；

2) 环境清洁，无震动；周围无腐蚀性气体； 3) 安装在稳固的基础上，并调至水平。

4.测量基准

采用二等标准硬度块。根据JJG 2005—1987和JJG 147—1991判断，本文中的硬度范围内标准硬度块的示值误差应为：

△≤±1.5%

5.测量过程

根据GB/T 231.1—2009，在20℃±2℃环境条件下，借助检定合格的THBS-3000DB 型布氏硬度计，加载条件为选用压头直径为D=5mm 的硬质合金球，试验力为7355N （0.102×F/D2=30）,保荷时间为15秒，对两种硬度值水平的硬度试样，各测20个点，各得到一个测量列。

6.评定结果的使用

在室温条件下测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。

7.数学模型

0.102HB =

8.标准不确定度分量的评定

8.1不同检测人员重复测量HB 值所引起的相对标准不确定度分量x u

按GB/T 231.1—2009标准规定的方法，硬质合金的直径为5mm ，试验力为7355N （0.102×F/D 2=30）,保荷时间为10～15秒，分别对满足标准的（B 1 B 2）两类试样分四人重复测定五次。 计算公式如下：

布氏硬度总平均值：

HB =

1

20

20

1

i

i HB =∑

每一组测量标准差： S

测量过程稳定，对样本标准偏差进行合并：p s == 测试结果是观测列HB i 中的任一次值，所以该标准不确定度分量为：

x u ，＝S p

8.2硬度试验机所引入的不确定度分量u E

根据JJG 150－2005 其示值最大允许误差和示值重复性符合表3。

示值重复性最大允许差可以看作为重复性限。采用B 类方法进行评定得到不确定度分量U E 。

x ·3E u rel E ＝

8.3布氏硬度标准块引入的不确定度分量u CRM

在检定硬度试验机时，布氏硬度标准块所引起的标准不确定度分量也会传递到测试结果中，根据国家计量部门给出了所使用标准块的扩展不确定度u rel

所引入的不确定度分量u CRM （HB ）＝布氏硬度值×K

u

rel ；

8.4压痕测量分辨力引起的标准不确定度分项 ms u

()()3

2m s

x 2d u x 2HBW u x rel rel ⨯

⨯⨯⨯⨯＝＝＝ms u

式中 ： ms —分辨力。

根据GB/T 231.2中压痕测量装置分辨率为直径的0.5％。

8.5用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度分项 H u 的评定

对标准块随机测量5个数值及，并计算所测硬度值的标准偏差。 按下式计算平均值的标准不确定度分项：

5i i H S

N S u ==

式中： i S — 测量硬度值的标准偏差 N — 测量次数

9.合成标准不确定度的计算

输入量彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式计算：

2

H

2ms 2CRM 2E 2x c u u u u u u ++++＝

10.扩展不确定度的评定

扩展不确定度U 为合成标准不确定度U c 与所选择的包含因之K 之积，K 的选择是以区间有关的理想置信水平为依据的，通常选区2--3。K ＝2时，区间的置信概率P 约为95% 扩展不确定度可用如下公式进行计算：

U r ＝K U c （HB ）