CSM 01 01 02 07-2006 金属布氏硬度试验测量结果不确定度评定.pdf

1、eSM中国金属学会推荐技术和方法CSM 01 01 02 072006金属布氏硬度试验测量结果不确定度评定发布日期：200604中国金属学会分析测试分会 发布前 言CSM 01 01 02 0720061995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确定度的评定和表示

2、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定度的理论和必要的

3、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：金属材料室温拉仲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、金属夏比冲击试验测量结果不确定

4、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。本篇以两个硬值度水平为例介绍了金属布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、梁新邦。金属布氏硬度试验测量结果不确定度评定CSM 01 01 02 0720061被测对象以布氏硬

5、度值水平202 HBW和337 HBW为例评定测量结果的不确定度。使用KPE3000型布氏硬度计：示值误差30。2引用文献JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示JJG 2005-1987金属布氏硬度计量器具检定系统框图GBT 23112002金属布氏硬度试验第1部分：试验方法JJG 1471991标准布氏硬度块检定规程CNACL T057金属布氏硬度测试能力验证计划结果报告CNAL T0154金属布氏硬度测试能力验证计划结果报告(国际比对)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3)周围无腐蚀性气体；4)安装在稳固的基础上，并调至水平。4测量

6、基准采用二等标准硬度块。根据JJG 2005-1987和JJG 1471991判断，本文中的硬度范围内标准硬度块的示值误差应为：155测量过程使用KPE3000型布氏硬度计，按照GBT 23112002，以二等标准硬度块作为试样进行试验。用硬度值水平为202HBWl03000和337HBWl03000的标准硬度块各一块，各测5个点，各得到一个测量列(硬度符号以下简写为HBW)，结果见表1。衰1布氏硬度实测值HBWI硬度值水平HBW l 2 3 4 5 平均值202 203 203 204 203 204 2034337 339 339 339 341 341 33986评定结果的使用在室温条件

7、下测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。CSM 01 01 02 0720067数学模型Uk“2(z)+“2(H)+“2()+“2(CRM)+“2(甜)式中：u扩展不确定度；女包含因子；“(T)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；“(cRM)标准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H(i)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

8、的特殊性是同一点不可能重复测量，所以硬度计的测量重复性包含了硬度块均匀度对其示值的影响。本例采用三点平均值为一个数据(采用三点平均值是为了与能力验证试验三点平均的结果比较)。采用A类方法进行评定。单次实验标准差按极差法计算，当测量次数为5时，极差系数c=233：R R。一虿一i琢因为是三点平均值的不确定度，应除以可。“(j)：_S=i一兰妇43计算结果见表2。臣。一硬度值水平HBW 202 337极差R HBw 1标准偏差R HBW 0429 0858H(j)HBW 0248 049582用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度分项“(面)的评定用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度按下

9、式计算：“(可)一之一芝oN 45标准偏差及“(H)的计算结果见表3。表3标准偏差及H(霄)的计算结果硬度值水平HBW 202 337标准偏差HBW 0429 0858“(霄)HBW 0 192 038483输入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：a) 标准布氏硬度块引起的不确定度分项“(cRM)2CSM 01 01 02 072006b) 布氏硬度计测量误差引起的不确定度分项“(E)；c)压痕测量分辨力引起的标准不确定度分项u(ms)。831 标准布氏硬度块引起的不确定度分项u(CRM)的评定标准布氏硬度块引起的不确定度分项u(CRM)采用B类方法进行评定。二等标准

10、布氏硬度块在本文所涉及的硬度范围示值误差为15，按均匀分布 1(CRM)一半：086643202 HBW硬度值水平： u(CRM)一08662021749 HBW337 HBW硬度值水平： u(CRM)一08663372918 HBW832硬度计引起的不确定度分项H(E)的评定可以通过示值误差得到。采用B类方法进行评定。(E)一TA一羔垒一17328 43202 HBW硬度值水平： “(E)一1732023499 HBW337 HBW硬度值水平： “(E)一1733375837 HBW833压痕测量分辨力引起的标准不确定度分项u(ms)咖H卟磊=等|(恭)式中：c灵敏系数5mS分辨力。由HB一

11、0102!=-D(D一D2一d2)一I訾l=(学)f舞】式中：HB硬度值5D压头钢球直径，mRl；d压痕直径，mm。已知压痕测量装置能分辨压痕直径的05。202 HBW硬度值水平：D一10 mm；d一4226 mm；ms=0021 1 mm；J cI一101236；u(ms)一0617 HBW337 HBW硬度值水平：D一10 n2m；d一3306 mm；ms=0016 5 mm；If一211689；u(ms)一1008 HBW洼：压痕分辨力引起的标准不确定度分项的近似计算方法：如果D与d值相差较大认为伊一d2D，则：c忙(HB)t、号箬)=z(学)如果使用相对标准不确定度计算蚰(m5)一2“

12、。-(d)9合成标准不确定度的评定标准不确定度汇总表4。CSM 01 01 02 072006表4输入量的标准不确定度汇总表HBW标准不确定度标准不确定度分量 不确定度来源202 HBW硬度水平 337 HBW硬度水平“(i) 试样硬度测量重复性 0248 0495“(H) 检定时平均值 0192 0384“(CRM) 标准硬度块 1749 2918“(E) 硬度计误差 3499 5837“(ms) 压痕测量分辨力 0617 1008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：。 “(c)一厶气五干了可万F万元丽万F万面Fi面202 HBW硬度值水平：“(c)(HBW)一F豇矿干矿

13、西F干r再F干r西矿干F玎F=397 HBW337 HBW硬度值水平：“(c)(HBw)一万西F干万丽矿干万豇萨干i两尹干ri丽7=663 HBW10扩展不确定度的评定取置信概率声=95，取k，一2扩展不确定度为：U。s一，“(c)202 HBW硬度值水平：U95(HBW)一2396792，U口5d=39337 HBW硬度值水平：u。5(HBw)一2663133，U。一3911讨论2003年由中国实验室国家认可委员会金属专业能力验证工作组组织实施了cNACL T057金属布氏硬度测试能力验证计划中，用硬度值水平为204 HBSl03000和309 HBSl03000水平的试样进行了能力验证。参

14、加能力验证试验的实验室有64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Izl2为满意判据。满意结果数据分布范围如下：(204士52)HBSl03000(309士109)HBSl030002005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及中实国金国际实验室能力验证研究中心组织实施了CNAL T0154金属布氏硬度测试(国际比对)能力验证计划中，用硬度值水平为203HBwlO3000的试样进行了能力验证。参加能力验证试验的实验室有74个(包括14个国外实验室)。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lzl2为

15、满意判据。满意结果数据分布范围如下：(203士59)HBWl03000将两次能力验证统计的结果转换成相对关系，并与不确定度评定的结果相比较，见表5。表5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衰扩展不确定度U，s (2034)土792 HBWl03000 (3398)士133 HBWl03000相对扩展不确定度Us柚 (2034)士39(3398)士39CNACL T057204士52 HBSl03000 309士109 HBSl03000能力验证 204士26 309士35满意数据分布范围 203士59 HBWl03000CNAL T0154203士29CSM 01 01 02

16、072006从表5中可看出，低硬度值时评定的扩展不确定度与能力验证结果差别稍大；在硬度值水平300HBWl03000以上时，能力验证满意数据分布范围接近计算出的Us一不确定度评定的结果符合实际情况。Uam v中国金属学会推荐技术和方法金属布氏硬度试验测量结果不确定度评定CSM Ol Ol 02 07-2006中国标准出版杜出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码：100045网址wwwbzcbscom电话l 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 1162006年9月第一版印张075字效11千字2006年9月第一次印刷书号：1550662-17236定价I 5 00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话：(010)68533533心ooN卜oNooo叫亡U蝴呻辆7刀舢旧川褊B川