金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度不确定度评定方法.

金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度
测量不确定度评定方法
1 被测对象
直径为φ32的GCr15样品。

使用Axiovert 40 MAT型金相显微镜，放大倍率的不准确性为±1%。

2 引用文献
JJF 1059—1999 测量不确定度评定与表示
JJG 012—1996 金相显微镜检定规程
GB/T224—2008 钢的脱碳层深度测定法
3 环境条件
显微镜在下列条件下检定并正常工作：
1）室温15℃～30℃；
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
采用直径为φ38的GCr15样品。

5 测量过程
根据高碳铬轴承钢标准GB/T18254-2002，脱碳层深度按GB/T224-2008《钢的脱碳层深度测定法》标准检验。

将样品置于显微镜下，在100×的镜头下观察，选出具有代表性的5个区域，每个区域进行5次测量，共得25个数据。

按同样的方法，进行5人次测量。

测量时，首先将测量位置清晰聚焦，然后从标尺上读取数据。

6 评定结果的使用
在室温条件下高碳铬轴承钢总脱碳层厚度测量可使用本不确定度的评定结果。

7 数学模型
Y=X
式中：Y—被测试样的总脱碳层厚度读出值
X—被测试样的总脱碳层厚度检测结果
8 标准不确定度分量的评定
8.1由样品脱碳层本身的不均匀性及测定时的重复性所引入的不确定度分量u1（x）
对选定的GCr15样品进行脱碳层深度的测定，选择样品的5个区域，共进行了25次测定，数据见表1。

标准差为：
1s =
（1）
为增加可靠性，在相同的测量条件下，另由4名本实验室人员对该样进行了测定，另4组测定结果见表2。

表2 GCr15样品脱碳层深度测定
合并样本标准差为：
0.0137p s mm =
= （2）
标准差s j 的标准差ˆ()s σ
为： ˆ()0.0013s mm σ== （3） ˆ()0.00484s s mm σ
==估
（4）
因为ˆ()s σ
<ˆ()s σ估,表示测量稳定，可直接使用s p 。

日常测定中，根据GB/T224-2008标准，一般取五次测定的平均值作为脱碳层厚度测定值，故由测量重复性引入的测量不确定度分量为：
1()0.00613s u x mm =
= （5）
其自由度：
1
(1)120m
p j j m n νν===-=∑ （6）
可见，自由度很大，其结果是非常可靠的。

8.2 由金相显微镜放大倍率的不准确性引入的测量不确定度分量u 2（x ）
本测定项目中，所使用的Axiovert 40 MAT 金相显微镜放大倍率为100倍，由检定证书可知放大倍率的不准确性为±1%，属于正态分布，若置信概率取95%，以上述5组数据的平均值0.2106作为测定样品脱碳层厚度的最终结果，则由金相显微镜放大倍率的不准确性引入的测量不确定度分量u 2（x ）为：
20.21061%
()0.001071.96
u x mm ⨯=
= （7）
8.3由金相显微镜的分辨率引入的不确定度分量u 3（x ）
根据Axiovert 40 MAT 金相显微镜检定证书可知，在100倍时数值孔径为0.25。

使用白光作为入射光，人眼通过金相显微镜观察时的最小分辨率为：
0.610.5
1.220.01220.25
d m mm μ⨯=
== （8）
金相显微镜的分辨率属于均匀分布，所以其引入的不确定度分量u 3（x ）为：
3()0.00352u x mm =
= （9） 9 合成标准不确定度的计算
表6 输入量的标准不确定度汇总表
()0.00714c u x mm = （10）
10 扩展不确定度的判定
取置信概率 p = 95%，按2k = 扩展不确定度 U 为 c U k u =⋅
c U k u =⋅= 2×0.00714 = 0.01428 ≈ 0.014mm
11 测量不确定度报告
根据上述的评定，评定报告是：
总脱碳层厚度的测量值为0.210mm，U=0.014mm，k=2。