国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析

国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析

第24卷第1期

2006年1月

　　　　　　　　　物理测试　　　　　　PhysicsExaminationandTesting

Vol.24,No.1

　Jan.2006

国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析

李久林1,　肖　红2

(1.钢铁研究总院分析测试研究所北京100081;　2.中国人民解放军四七二三厂河北永年057150)

摘　要:介绍了国际标准ISO/DIS6508.122004和美国ASTME18标准中对金属洛氏硬度试验测量不确定度的评定方法,并对评定方法进行了比较和分析。关键词:不确定度;洛氏硬度试验

中图分类号:TG113.25　　文献标识码:B　　文章编号:100120777(2006)0120049206

ComparisonandAnalysisofEvaluatingMethodsofUncertainty

inMeasuringMetalRockwellHardnessinForeignStandard

LIJiu2lin1,　XIAOHong2

(1.CentralIronandSteelResearchInstitute,Beijing100081,China;2.PLA4723Factory,Yongnian057150,,)

Abstract:TheevaluatingmethodsofuncertaintyinISO/DIS6508.122004andASTME1822003areandanalyzed.Keywords:　　近年来,(ISO)对于标准的制修订有如下要求“:凡是与试验技术相关的新标准中都应有不确定度的说明,或有以相关技术误差为基础进行计算不确定度的方法”。因此,目前的试验方法国际标准中,均有关于对试验结果不确定度评定的内容。

　　对于金属洛氏硬度试验方法,目前的国际标准草案中均有硬度测量值不确定度的内容:

　　ISO/DIS650821:2004金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法

　　附录G(资料性附录)硬度值测量不确定度　　ISO/DIS650822:2004金属材料洛氏硬度试验第2部分:硬度计的检验与校准　　附录B(资料性附录)硬度计校准结果的测量不确定度

　　ISO/DIS650823:2004金属材料洛氏硬度试验第3部分:标准硬度块的标定　　附录B(资料性附录)硬度标准块的测量不确定度

　　美国ASTME18标准在附录X.2中也对洛氏硬度试验中3种不确定度的评定作了详细的说明。

　　我国标准为与国际标准接轨,今后在修订中也

要考虑这部分内容。为此,本文对国际标准ISO/DIS6508:122004和美国标准ASTME18-2003中对洛氏硬度测量值不确定度评定方法进行了对比和讨论。

1　国际标准ISO/DIS650821:2004中

关于洛氏硬度测量不确定度的内容

　　在ISO/DIS650821:2004的第8条“结果的不确定度”有如下内容:　　不确定度的完整评定应按照ISO“测量不确定

(GUM)进行。度表示指南”

　　针对硬度试验各偏差源的独立性,可从以下两种途径测定不确定度:

　　(1)直接校准硬度计条件下测量的硬度值,在此情况中要考虑到所有偏差源。

　　(2)用标准硬度块(以下简称CRM)间接校准硬度计条件下测量的硬度值。　　在附录G中对金属洛氏硬度测量不确定度作了详细说明。

作者简介:李久林(19432),男,中专,工程师;　　E2mail:lijiulin@;　　修订日期:2005206230

国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析

50　　　　　　　　　　　　　　　　物理测试　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第24卷

1.1　一般要求　　(2)H———标准块的硬度测量平均值。　　　　H=

ΣHi

n

　　本附录示出的测量不确定度的方法是用标准硬

度块(CRM)检查硬度计的综合测量特性。反映的是各不确定度分量的综合影响。因此,硬度计的各项性能参数均应控制在允差范围内。特别建议本方法最长有效时间为1年,1年后应进行直接校验。1.2　用方根合法(RSS)得到合成不确定度　　扩展不确定度U用u1乘以包含因子k得到,k=2,则U=u1×21.3　硬度计的偏差　　硬度计的偏差是校验硬度计5点压痕平均值与标准块的标称值之差,它是计算不确定度的分量。1.4　洛氏硬度测量值不确定度计算114.1　无偏差法(方法1)　　方法1(简称M1)是简化法,此方法不从硬度计系统偏差角度考虑,只要被检硬度计与标准块硬度值之差在允许误差范围之内,则不修正而直接带入规定极限值,例如对于C标尺为±1.5HRC,用uE作为不确定分量。　　U=ku

E

2CRM

n

示例:①60.9-61.0-61.1-61.1-60.7　　　　H1=60.96

　　②60.7-60.8-61.1-61.0-60.8　　　　H2=60.88　　　SH———标准硬度块的标准偏差。　　　　SH=

n

Σ(Hi-H)2

-1i=1

示例:SH1=0.17　　SH2=0.16　　(3)H———测定标准块时硬度计的标准不确

定度。

　　　H=:H=

　n=5,t=1.15

x　　　　x=

Σxi

n

u+u

2ms

n

　　:

X=±U

11412　偏差修正法(方法2)

　　误差b期望值为系统误差,在“测量不确定度指示指南”中建议使用修正,以便对系统误差进行调整。误差限uE不再加入不确定计算中,但全部硬度测量值必须通过b或Ucorr修正。显然,本方法较方法1得出的不确定度要小。本文主要介绍方法2,以便与ASTME18内容比较。　　扩展不确定度按下式计算:

Ucorr=k CRM+uH+ums+ub

2

2

2

2

示例:62.1-61.5-61.2-63.1-60.3

　　　　x=61.64　　　SX———测定一个样品的标准偏差　　　　SX=

n

Σ(xi-x)2　n=5-1i-1

示例:Sx=1.04

　　(5)x测定一个样品的标准不确定度

　　　　x=　n=5　t=1.15

示例:x=

=0.53　　根据偏差b是否作为不确定度的分量,测量结果用下式之一表示:Xcorr=(x+b)±Ucorr或Xucorr=x±(Ucorr+b)式中:

　　(1)UCRM———标准块不确定度。按ISO/DIS6508-3表B.4查出。　　　　uCRM=示例:uCRM=

　　(6)ums———与压痕深度测量系统分辨力相应的

标准不确定度　　　　ums=示例:ums=

2　ms=0.1μm

2=0.03

2

　　(7)b———硬度计与标定值的偏差　　注4:如b>5HRC,应考虑标准块和样品硬度的关系。

　　　　b=H-XCRM

示例:b1=60.96-60.82=0.14　　　b2=60.88-60.82=0.06　　(8)Sb———偏差b的标准偏差

=0.152

　　　XCRM———标准块硬度平均值。　　　　XCRM=60.82

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第1期　　　　　　　　　李久林等:国外标准中洛氏硬度值测量不确定度的评定方法对比与分析　　　　　51

　　　　b=

nmi=1

Σbi　Sb=

nm

m1

Σ(bi-b)2

m-1i=1

n

　　(3)标定洛氏硬度标准块的不确定度　　用标准硬度计标定标准洛氏硬度块时的不确定度,标准化机构在标定后报出。

　　在试验室对冶金产品进行的洛氏硬度日常检验中,涉及的是第2种评定不确定度的方法,即对洛氏硬度测量值不确定度的评定。

　　对于试验室洛氏硬度测量值不确定度的评定,一般方法为:

　　①通过综合考虑不确定度分量u1,u2,…,un,得到合成标准不确定度uc:

uc=

1+u2+…+un

2

2

2

示例:nm=2　b=0.10　Sb=0.0565

　　(9)ub———b的标准不确定度(仅在第2组测量

之后测定)　　注:在不确定度ub中,nm=2,不包括b长时间变化的影响,因此增加nm测量数是必要的。　　　　ub=示例:ub=

m

　nm=2　t=1.84

=0.07

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