金属洛氏硬度试验结果不确定度评定

　　0　引言

　　金属洛氏硬度试验是通过测量压痕深度的方法来表示金属材料的硬度。该方法所用试验力小,引起的压痕较浅,对工件损伤很小,因此适用于批量生产的半成品或成品的硬度测定。此外,选择不同的压头,配合不同的试验力,测量范围宽,是一种应用最为广泛的硬度测量方法。本文依据GB /T 230. 1-2004《金属洛氏硬度试验》,以45号碳钢为试样,给出了洛氏硬度C标尺的试验结果,介绍金属洛氏硬度C标尺试验结果的不确定度评定。评定方法适用于洛氏硬度其他标尺的不确定度评定。

　　1　测试概要

　　1. 1　测量依据

　　GB/T 230. 1-2004《金属洛氏硬度试验》第一部分:试验方法。

　　1. 2　环境条件

　　一般为(10~35)℃,对于温度要求严格的试验,应控制在(23 5)℃。本例为(23 5)℃。

　　1. 3　被测物品

　　金属材料硬度试样应满足GB/T 230. 1-2004的要求。本例试样为45号碳钢。

　　1. 4　测量仪器

　　FR-3e型硬度计,本例采用金刚石圆锥压头和C标尺。硬度计检定合格,技术指标为:

　　1)硬度计示值最大允许误差±1. 5HRC。

　　2)硬度计示值重复性0. 02(100 )或0. 8HRC(取其中较大值)。

　　3)所有标尺(包括C标尺)压痕深度测量装置最大允许误差±0. 5HRC。

　　1. 5　测量程序

　　在洛氏硬度计处于受控状态下,按照技术标准GB/T 230. 1-2004《金属洛氏硬度试验》第一部分:试验方法的规定,应满足试验力保持时间、压痕间距、压痕中心与试样边缘距离的要求,对金属材料试样进行硬度试验,测量硬度值。

　　测量过程应严格按照GB/T230. 1-2004和FR-3e型硬度计的规定进行。

　　1. 6　测量结果的给出

　　在每个试样上的试验点数取4点(第1点不计),每点硬度值直接由硬度计示值给出。用3点测量算术平均值给出测量结果,试验报告中给出的洛氏硬度值应精确到0. 5HRC。

　　2　数学模型

　　洛氏硬度计C标尺(RockwellC)定标单位为0.002mm。由100 (0. 002mm)减去试样上观测到的以mm为单位的压痕深度为洛氏硬度。这个测得量值除以洛氏定标单位0. 002mm,所得商数的值称为“RHC硬度值”。即C标尺洛氏硬度为

式中,e为压痕深度,单位为mm。硬度计的压痕深度测量装置直接显示C标尺的硬度读数值RHC。所以每个压痕点的硬度h直接由硬度计的示值hs给出,即

　　3　测量不确定度的来源

　　硬度测量实质上是一种直接测量,即由洛氏硬度计直接读数给出硬度测量结果。所以,硬度h测量不确定度的来源主要有①硬度测量重复性;②硬度计示值hs测量误差③硬度计C标尺压痕深度测量装读数误差;④C标尺读数分辩力误差,以及其他不确定度来源可忽略不计。硬度计重复性引入的不确定度已归入到测量重复性①中,不重复计算。各个不确定度分量列于表1。