【摘要】本文對(duì)金屬洛氏硬度測(cè)量不確定度進(jìn)行了評(píng)定，分析了各測(cè)量不確定度主要來(lái)源，并對(duì)各個(gè)分量進(jìn)行了量化，求出了擴(kuò)展不確定度。

【關(guān)鍵詞】金屬材料；洛氏硬度；測(cè)量不確定度

引言

任何一個(gè)測(cè)量結(jié)果都不是絕對(duì)準(zhǔn)確的，都有一個(gè)測(cè)量不確定度。如何識(shí)別影響測(cè)量結(jié)果測(cè)量不確定度的主要因素，從而注意對(duì)這些主要分量加以控制，對(duì)提高測(cè)量的準(zhǔn)確度是有實(shí)際意義的，也是我們?nèi)粘９ぷ饕紤]的問(wèn)題。硬度的測(cè)量也不列外，硬度是金屬材料機(jī)械性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本文對(duì)金屬件洛氏硬度（HRC）測(cè)量不確定度進(jìn)行分析評(píng)定，為檢測(cè)工作中硬度測(cè)量不確定度評(píng)定提供參考和借鑒。

1、方法原理及測(cè)量過(guò)程

1.1方法原理

洛氏硬度試驗(yàn)是將金剛石圓錐壓頭或鋼球壓頭壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，測(cè)量在初試驗(yàn)力下的殘余壓痕深度。再根據(jù)洛氏硬度公式計(jì)算測(cè)量結(jié)果。

1.2測(cè)量環(huán)境：溫度為（22±3）℃

1.3測(cè)量?jī)x器：200HRS-150數(shù)顯洛氏硬度計(jì)

1.4被測(cè)對(duì)象：一塊直徑φ25mm的金屬試樣

1.5測(cè)量過(guò)程：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T230.1-2009《金屬材料 洛氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》的要求先在46.6HRC的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊上均勻分布地壓出6個(gè)壓痕，取后五個(gè)數(shù)據(jù)，并計(jì)算平均值，然后再在試樣上均勻分布地壓出6個(gè)壓痕，取后五個(gè)數(shù)據(jù)，并計(jì)算平均值。

2、建立數(shù)學(xué)模型

被測(cè)金屬件洛氏硬度值按以下公式計(jì)算：

y=x

式中，y為被測(cè)金屬件洛氏硬度值，x為硬度計(jì)示值（可直接讀?。?，單位HRC。

3、不確定度來(lái)源

以檢測(cè)過(guò)程和數(shù)學(xué)模型分析，該實(shí)驗(yàn)的不確定度主要由5方面引起：

（1）試樣測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ux（A類評(píng)定）；

（2）標(biāo)準(zhǔn)硬度塊測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（A類評(píng)定）；

（3）標(biāo)準(zhǔn)硬度塊不均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uCMN（B類評(píng)定）；

（4）硬度計(jì)最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uE（B類評(píng)定）；

（5）壓痕測(cè)量系統(tǒng)分辨率力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uMs（B類評(píng)定）。

4、標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定

4.1試樣測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ux

對(duì)試樣進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)量，取后5個(gè)數(shù)據(jù)，結(jié)果如下：

46.2，46.6，46.5，46.5，46.4 （HRC）

平均值按下式計(jì)算：

采用極差法計(jì)算平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為

0.17（HRC）（當(dāng)n=5時(shí)極差系數(shù) C=2.33）

0.17（HRC）

4.2標(biāo)準(zhǔn)硬度塊測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

對(duì)46.6HRC標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)量，取后5個(gè)數(shù)據(jù)，結(jié)果如下：

46.5，46.5，46.6，46.8，46.8（HRC）

平均值按下式計(jì)算：

采用極差法計(jì)算平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為

0.13（HRC）（當(dāng)n=5時(shí)極差系數(shù)C=2.33）

4.3標(biāo)準(zhǔn)硬度塊不均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uCMN

標(biāo)準(zhǔn)硬度塊不均勻性最大允許值根據(jù)GB/T230.3-2012規(guī)定 rrel=1.0%

4.4硬度計(jì)最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uE

硬度計(jì)允許示值誤差最大值根據(jù)GB/T230.2-2012規(guī)定E=±1.5HRC

4.5壓痕測(cè)量系統(tǒng)分辨率力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ums

5、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

0.91（HRC）

6、擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2。

U=k·=2×0.91=1.83=1.8（HRC）

7、測(cè)量不確定度的評(píng)定報(bào)告

y=（46.4±1.8）HRC，k=2。

8、結(jié)論

從不確定度的評(píng)定計(jì)算分析可見，測(cè)量?jī)x器（硬度計(jì)）的精確度是引起的不確定度的關(guān)鍵因素，而由測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度也不可忽視，壓痕測(cè)量系統(tǒng)分辨率力帶來(lái)的不確定度很小，基本可以忽略。因此，在檢測(cè)過(guò)程中，首先要選用合適的精密儀器和均勻性好的標(biāo)準(zhǔn)塊，其次測(cè)試人員要具備嫻熟的操作技能，并對(duì)影響測(cè)量結(jié)果的主要分量加以重點(diǎn)控制，來(lái)不斷提高檢測(cè)結(jié)果質(zhì)量水平。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.測(cè)量不確定度評(píng)定與表示（JJF1059-1999）.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1999

[2]劉智敏.不確定度及其實(shí)踐[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999：284-290