CSM 01 01 02 06-2006 金属洛氏硬度试验（HRC）测量结果不确定度评定.pdf

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1、eS黼中国金属学会推荐技术和方；-Z-CSM 01 01 02 062006金属洛氏硬度试验(HRC)测量结果不确定度评定发布日期：2006-04中国金属学会分析测试分会 发布前 言CSM 01 01 02 0620061995年IsO等7个国际组织共同颁布了测量不确定度表示指南(简称GUM)。我国在1999年等同采用GUM，颁布了JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示，对测量不确定度评定和表示的通用规则作了规定。GBT 15481-2000，ISO 17025：2005检测和校准实验室能力的通用要求以及cNALAc 01：2005检测和校准实验室能力认可准则等技术管理标准中对测量不

2、确定度的评定和表示均有明确的要求。中国实验室国家认可委员会还专门颁布了CNALAR 11：2006测量不确定度政策和CNALAG 06：2003测量不确定度政策实施指南两个文件，为贯彻JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示国家计量技术规范明确了要求。金属力学性能是金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力一应变关系的性能。由于作用力特点的不同，如力的种类、施力方式、应力状态等的不同，以及所处环境的不同，使金属在受力后表现出各种不同的行为。在诸多影响因素中，有些因素对性能的影响比较容易量化，有些则不然。金属力学试验测量结果不确定度评定的专业性和针对性很强。它不仅要求有测量不确

3、定度的理论和必要的数学基础知识，还需要掌握试验方法和试验标准，了解设备的计量检定规范，以及标准物质等综合知识，这些更增加了金属力学试验测量结果不确定度评定的难度。中国金属学会分析测试分会根据cNALAR 11：2006测量不确定度政策中“遵循国际规范的相关要求，与国际相关组织的要求保持一致”和“目标明确、重要先行、循序渐进”原则编写了中国金属学会推荐方法金属力学试验测量结果不确定度评定系列实例，内容包括：金属材料室温拉伸试验测量结果不确定度评定、金属拉伸杨氏模量(静态法)测量结果不确定度评定、钢绞线弹性模量测量结果不确定度评定、金属薄板和薄带塑性应变比(r值)测量结果不确定度评定、金属夏比冲击

4、试验测量结果不确定度评定、金属洛氏硬度试验(HRC)测量结果不确定度评定、金属布氏硬度试验测量结果不确定度评定、金属维氏硬度试验测量结果不确定度评定和金属里氏硬度试验测量结果不确定度评定等9篇，这些实例可为实验室中从事力学试验测量结果不确定度评定研究和具体实践工作的专业人员提供参考。本篇以洛氏硬度c标尺为例介绍了金属洛氏硬度试验测量结果不确定度评定的方法。本方法由中国金属学会分析测试分会提出。本方法技术归口单位为中国金属学会分析测试分会。本方法起草单位：钢铁研究总院国家钢铁材料测试中心。本方法主要起草人：邓星临、粱新邦。金属洛氏硬度试验(HRC)测量结果不确定度评定CSM 01 01 02 0

5、620061被测对象以洛氏硬度值水平为254 HRC、450 HRC和606 HRC为例评定测量结果的不确定度。使用TH320型洛氏硬度计，其测量分辨力为01 HRC。洛氏硬度计的检定按照JJG 1121991进行。JJG 1121991规定硬度计的示值误差和示值重复性见表1。表1 硬度计的示值误差和示值重复性硬度范围HRC 示值误差HRC 示值重复性HRC2030 士15 153055 土12 125570 士1o 102引用文献JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示JJG 1121991金属洛氏硬度计检定规程JJG 2067-1990金属洛氏硬度计量器具检定系统框图GBT 230

6、12004金属洛氏硬度试验方法3环境条件硬度计在下列条件下检定并正常工作：1)室温1035；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 2067-1990，洛氏硬度HRC的总不确定度应为：8(3a)038 HRC5测量过程为减小试样不均匀性的影响，以二等标准硬度块作为试样进行试验。使用时代TH 320型数显洛氏硬度计，用洛氏硬度值水平为254 HRC、450 HRC和606 HRC的标准硬度块各三块，各测5个点，得到33个测量列(即每个硬度值水平有三个样本)。6评定结果的使用在室温条件下C标尺测量可使用本不确定度的评定结

7、果。其他标尺可参照该方法。1CSM 01 01 02 0620067数学模型U一女以2(三)+“2(可)+U2(E)4-“2(CRM)+“2(ms)式中：u扩展不确定度；包含因子；“(z)对试样进行硬度测量重复性引起的标准不确定度分项；“(H)用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度分项；“(E)硬度计允许误差引起的标准不确定度分项；U(c尺M)标准洛氏硬度块引起的标准不确定度分项；“(ms)测量系统的分辨力引起的标准不确定度分项。8输入量的标准不确定度评定81 对试样进行硬度测量重复性引起的标准不确定度分项“(z)的评定由于硬度计示值是硬度计在试块上的不同区域测量得到的结果，其测量的特殊性

8、是同一点不可能重复测量，所以硬度计的测量不重复性包含了硬度块均匀度对其示值的影响。采用A类方法进行评定。在一台硬度计上，用三块不同水平的硬度块各进行3组数据(每组测量5次)测量，得到测量列(表2)。其单次实验标准差按极差法计算：R5 zF当测量次数为5时，极差系数c一233裹2洛氏硬度实测值HRC硬度值水平HRC 序号 l 2 3 4 5 平均值第一组测量 248 253 Z52 252 250254 第二组测量 250 250 257 256 Z55 253第三组测量 253 245 255 258 25 5第一组测量 45O 45 4 448 446 446450 第二组测量 454 45

9、9 449 44 6 452 451第三组测量 454 450 451 452 451第一组测量 802 606 602 604 608606 第二组测量 602 605 607 607 607 605第三组测量 605 605 605 607 6082三个样本合并标准憾一脬1=2一厮三个点测量平均值的标准不确定度：”(；)一兰Vo计算结果见表3。CSM 01 01 02 062006表3 不同试样标准差及H(j)的计算结果HRC极差 标准偏差 合并样本标准偏差 标准不确定度硬度值水平HRC 序号R Sp “(z)第一组测量 o5 0215254 第二组测量 o 7 0300 0386 0 2

10、23第三组测量 13 0558第一组测量 o8 0343450 第二组测量 1 3 o558 0391 0 226第三组测量 04 o172第一组测量 06 0258606 第二组测量 05 0215 03S3 o 208第三组测量 o3 012982 用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度分项“(百)的评定用标准硬度块进行检定时(表4)5个测量点平均值的标准不确定度按下式计算“(耳)=垩5标准偏差及“(可)的计算结果见表4。衰4 标准偏差及“(H)的计算结果HRC硬度值水平HRC 合并样本标准偏差卸 标准不确定度“(再)254 0386 0173450 0391 0175606 0353

11、 015883输入量B类不确定度的评定输入量B类不确定度来源主要有以下三部分构成：1) “(E)硬度计允许误差引起的标准不确定度分项；2) u(CRM)标准洛氏硬度块引起的标准不确定度分项；3)u(ms)测量系统的分辨力引起的标准不确定度分项。831 硬度计允许误差引起的标准不确定度分项“(E)的评定可以通过示值误差或示值重复性得到。我们采用通过示值重复性R来计算D 1 E254 HRC硬度值水平：“(E)一!一土兰一0530 HRC242 242D 1 o450 HRC硬度值水平：“(E)一一上圭一0424 HRC242 242606 HRC硬度值水平：。(E)一笔一三墨一o354 HRC2

12、42 242832标准洛氏硬度块引起的标准不确定度分项H(CRM)的评定标准洛氏硬度块引起的不确定度分项“(cRM)采用B类方法进行评定。二等标准洛氏硬度块扩展不确定度为038HRC，包含因子k一3。“(CRM)一_U一半一0127 HRCCSM 01 01 02 062006833测量系统的分辨力引起的标准不确定度分项u(ms)的评定硬度计测量系统分辨力为01硬度值，引起的不确定度按半宽，并按矩形分布考虑。 “()一_re(ms)一旦占：0029HRC23 239合成标准不确定度的评定91灵敏系数各项的灵敏系数均为1。则合成不确定度 “。一1iiiF订荪了五i_石了干i西面石了瓦r丽标准不确

13、定度汇总表见表5。裹5输入的标准不确定度汇总表HRC标准不确定度标准不确定度分项 不确定度来源254 HRC水平 450 HRC水平 606 HRC水平“(z) 试样硬度测量重复性 0223 0226 0208一“(H) 检定时平均值 0173 0175 0158“(E) 硬度计允许误差 0530 0424 0354u(CRM) 标准硬度块 0127 0127 0127u(ms) 测量系统的分辨力 0029 0029 002992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： 虬一厶气苏干7可万干万话Fi西面Fi丽254 HRC硬度值水平：“。一o2232十01

14、732+05302+01272+00292=0614 HRC450 HRC硬度值水平：“。一百西萨干瓦可可了百1五【可1西F可1匿矿一o528 HRC606 HRC硬度值水平：“。一万丽萨干瓦可雨q习1百r干F砭F=可1西矿一o459 HRC10扩展不确定度的评定取置信概率p一95，按k。一2扩展不确定度U。为U5一k。“。254 HRC硬度值水平：U9520614=1I 2 HRC455 HRC硬度值水平：U。一2052811 HRC606 HRC硬度值水平：U”=20459092 HRC11讨论2004年由中国实验室国家认可委员会能力验证分委员会金属专业工作组和中实国金实验室能力验证研究中

15、心组织实施了CNAL T0155金属洛氏硬度测试能力验证计划中，用洛氏硬度值水平为288 HRC和510 HRC的试样进行了能力验证。参加能力验证试验的实验室有95个。以三个试验点的平均值，采用稳健统计技术处理。以z比分数评价实验室的能力。以lzI2为满意判据。满意结果数据分布范围如下：4288124 HRC510士094 HRC将统计的结果与不确定度评定的结果相比较，见表6。CSM 01 01 02 062006表6能力验证满意数据分布范围与扩展不确定度评定的结果对照表扩展不确定度us HRC (253士12) (451士11) (605士092)能力验证满意数据分布范围HRC (288士i

16、24) (510土094)能力验证结果足以反映出被测量值分散性的实际情况，从表6中可看出，满意数据分布范围接近计算出的u。不确定度评定的结果符合实际情况。CSM 01 01 02064000蕾潞氏砘鹿试验(Hnc)铡量结果不确定鹰i平定Jil l Ili l Lli i1I中国金属学会推荐技术和方法金属洛氏硬度试验(HRc)测量结果不确定度评定CSM 01 Ol 02 0620064-中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮敢编码：100045罔址wwwbzcbscom电话：68523946 68517548中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销*开本8801230 116印张075字数1i千字2006年9月第一版2006年9月第一次印刷*书号：1550662-17235定价1 6 00元如有印装差错由本社发行中心调换BZ0021071 16Itt tllillllllt ltlt tlll ill lll版权专有侵权必究举报电话：(010)68533533oooNIooNo【0【0_茜U