金属布氏硬度测量结果不确定度的评定

QG/JJJL(BL)0111-2006第1页共6页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/T231.1—2002金属布氏硬度国家标准要求的金属材料硬度试样使用HB－3000型布氏硬度计，检定证书给出Urel=0.68%K=22引用文献JJF1059—1999测量不确定度评定与表示JJG147—1991标准布氏硬度块检定规程GB/T231.1—2002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：室温10℃～35℃环境清洁，无震动；周围无腐蚀性气体；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JJG2005—1987和JJG147—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/T231.1—2002，在20℃±2℃环境条件下，借助检定合格的HB—3000型布氏硬度计和（53×15）mm读数显微镜，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，结果见下表1表1不同检测人员连续测量五次所得结果HBW值检测人员第一人第二人测定次数1234512345高B1样HBW5/750（HB值）325325317321315311323319311321低B2样HBW5/750（HB值）161165165164167165161163164164检测人员第三人第四人测定次数1234512345高B1样HBW5/750（HB值）313311311315325321323321311313低B3样HBW5/750（HB值）1661671651611631641631611641676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（1）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本评定在此岗位操作的四位检测人员，按GB/T231.1—2002标准规定的方法，硬质合金的直径为5mm，试验力为7355N（0.102×F/D2=30）,保荷时间为10～15秒，分别对满足标准的（B1B2）两类试样进行重复测定五次，结果见表1：计算公式如下：布氏硬度总平均值：=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：测试结果是观测列HBi中的任一次值，所以该标准不确定度分量为：，＝Sp表2统计计算结果统计结果B1B2总平均值318164试验标准差Sp5.382.13人员重复性试验5.382.138.2硬度试验机所引入的不确定度分量uE根据JJG150－2005其示值最大允许误差和示值重复性符合表3。表3硬度计示值最大允许误差和示值重复性（JJG150－2005）硬度范围（HBW）示值最大允许误差示值重复性≤125±3≤3.5125＜HBW≤225±2.5≤3＞225±2≤2.5示值重复性最大允许差可以看作为重复性限。采用B类方法进行评定所以对于B1试样：硬度值水平示值重复性≤2.5%uE=所以对于B2试样：硬度值水平示值重复性≤3%uE=8.3布氏硬度标准块引入的不确定度分量uCRM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，国家计量部门给出了所使用标准块的扩展不确定度：337HBW5/750urel=0.7%；199HBW5/750urel=0.7%K=2所引入的不确定度分量uCRM（HB）＝＝＝0.35%所以对于B1试样：uCRM=337X0.35%=1.18所以对于B2试样：uCRM=164X0.35%=0.578.4压痕测量分辨力引起的标准不确定度分项式中：—灵敏系数；—分辨力。由式中:HB—硬度值；D－压头钢球直径，mm；d－压痕直径，mm。已知压痕测量装置能分辨压痕直径的0.5%对于B1试样：D=5mm；d=1.708mm；ms=0.0085mm；=372.36ums=3.17对于B2试样：D=5mmd=2.345mm；ms=0.0117mm；=148.96ums=1.748.5用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度分项的评定表4.布氏硬度实测值HBW硬度值水平12345平均值337HBW339339339341341339.8202HB4用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度按下式计算：标准偏差及的计算结果见表5表5标准偏差及的计算结果硬度值水平337HBW202HBW标准偏差HBW0.8580.429HBW0.3840.1928.6测量结果进行数值修约所导致的不确定度分量uoff由GB/T231.1—2002标准，当布氏硬度测量结果大于等于100时，修约间隔δx＝1，所以引入的不确定度分量是：u0ff＝0.29δx＝0.299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HBW标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度B1318HBW硬度水平B2164HBW硬度水平试样硬度测量重复性5.372.13硬度计误差2.811.74标准硬度块1.180.57压痕测量分辨力3.171.74检定时平均值0.3840.192Urou数据修约0.290.29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：318HBW硬度值水平：（HBW）HBW164HBW硬度值水平：（HBW）HBW10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Uc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，K＝2，Ur＝KUc（HB）＝2Uc（HB）对于B1试样：U＝KUc＝2×6.96＝13.914对于B2试样：U＝KUc＝2×3.42＝6.84711测量不确定度报告根据上述的评定，评定报告是：对于B1试样：318HBW5/750U＝12K＝２对于B