金属布氏硬度试验的测量不确定度评定

　　金属布氏硬度试验是用较大直径球体压出较大的压痕,用压痕表面面积与试验力之比计算出硬度值。该方法测出的硬度值比较稳定、精度高、操作简单。试件的制备较其他力学试样和硬度试样容易。试验误差来源于试验力、压头、压痕测量装置、试样、试验力保持时间等,评定测量不确定度以知晓试验结果的可信度。

　　1　试验方法

　　1·1　原理

　　将一定直径球体压入试样表面,保持一定时间后卸除试验力,用压痕表面面积与试验力之比计算出硬度值,即:

　　1·2　试验

　　采用HBSΦ5球头, HB-3000硬度计,试验力2500N,负荷保持时间30s,得压痕直径-d=1·625mm。

　　2　不确定度评定

　　2·1　试验力影响

　　试验力允许误差1%,服从正态分布(k=2),标准不确定度(相对):

　　试验力变动度0·3%,服从均匀分布,标准不确定度(相对):

　　硬度计主轴与试台台面垂直度造成试验力非垂直加载,其垂直度不大于0·2/100,转化成试验力偏差:ΔF=2×10-6,服从正态分布(k=2),标准不确定度(相对):

　　升降丝杠轴线与主轴轴线的同轴度对试验力加载垂直性有影响,其同轴度不大于Φ0·5mm,主轴有效长度100mm,转化为试验力偏差ΔF=3·1×10-6,服从正态分布(k=2),标准不确定度(相对):

　　硬度计的水平度0·2/1000,造成加载倾斜,转化为试验力偏差:ΔF=1×10-7,服从正态分布(k=2),标准不确定度(相对):

　　2·2　压头尺寸影响

　　压头球体尺寸, 8次测量-D=5mm,尺寸偏差0·004mm,标准不确定度(相对):

　　所用测量装置分辨率0·001,引起的读数误差服从均匀分布,分布范围(-0·0001~0·0001),标准不确定度(相对):

　　估读可靠性50%,自由度

　　测量装置的总不确定度为0·0028,服从正态分布(k=2),标准不确定度(相对):

　　2·3　压痕影响

　　压痕测量装置的允许误差±0·5%d,服从正态分布(k=2),标准不确定度:

　　压痕测量装置分辨率0·02引起的读数误差服从三角分布,范围(-0·004~+0·004),标准不确定度(相对):

　　可靠性50%,自由度

　　压痕测量7次,偏差0·005,标准不确定度(相对):

　　2·4　试验力等对硬度影响的相对合成标准不确定度

　　2·5　其它因素影响