维氏硬度测量不确定度的评定

维氏硬度测量不确定度的评定
1、概述
1.1 目的
评定维氏硬度测量的不确定度
1.2 测量方法
依据GB/T4340.1-2009（金属材料维氏硬度试验第一部分：试验方法）（以下简称标准），试验力为9.807N，保荷时间15s。

1.3 环境条件
实验室温度符合标准要求的10~35℃，本次试验的温度为24℃，相对湿度51%。

1.4 测量设备
本次试验采用的测量设备是莱州华银试验仪器有限公司生产的310HVS-5数显小负荷维氏硬度计，由湖北省计量测试技术研究院校准，上次校准日期2013年05月27日。

1.5 试验样品
样品是直径为15mm、牌号为5908的铜合金棒材。

2、不确定度的来源
维氏硬度计的不确定度主要来源于测量重复性的不确定度、标准硬度块、最大允许误差、测量系统压痕分辨力以及修约引起的不确定度。

3、不确定度分量的评定
3.1 用标准硬度块检定的平均值的标准不确定度
检定结果的标准偏差用极差法计算，S H=R/C（R是极差，当n=5时，极差系数C=2.33），
评定五次测量的标准不确定度u H = S H /n =3/（2.33*5）=0.58。

3.2 对试样测量重复性的标准不确定度
对试样重复测量的标准偏差用极差法计算，S χ=R/C （R 是极差，当n=5时，极差系数C=2.33），评定单次测量的标准不确定度u χ= S χ=5/2.33=2.15。

3.3 标准硬度块的标准不确定度
根据GB/T4340.3-2009，HV ≤225时，标准硬度块均匀度的最大允许值为3.0%， u CRM =190*0.03/2.83*2=4.02。

3.4 最大允许误差下的标准不确定度
根据GB/T4340.2，190HV1硬度下E rel =±4%，u E =E rel /3*χ=0.04/3*182.6=4.22。

3.5 测量系统压痕分辨力的标准不确定度
根据GB/T4340.2，压痕0.040≤d ≤0.200mm 时，测量装置分辨力±0.5%d ，
HV=0.102×2Fsin （2
136
）/d ²，u rel （HV ）=2*u rel （d ），u rel (d)=δms /23,
u ms =2*182.6*0.005/（2*3）=0.53。

3.6 修约引起的标准不确定度
当HV 大于100时，修约区间为1.0，服从均匀分布，区间半宽a=0.5，k=3，标准
不确定度u β=0.5/3=0.29。

4、合成标准不确定度
u=222222βu u u u u u ms CRM E x H
+++++=22222229.053.022.402.415.258.0+++++=6.27。

5、扩展标准不确定度
取k=2，则扩展不确定度U=2*22
2222βu u u u u u ms CRM E x H +++++=12.54（修约后为13）。

6、测量结果及其不确定度
修约后的测量结果χ=χ±U=183±13HV 。