Page 52 - 理化检验-物理分册2018年第十一期

童龙刚, 等: 锆合金维氏硬度试验的测量不确定度评定

氏硬度.试验环境温度为 ２５ ℃ , 湿度为 ５５％ . 表 １ 压痕对角线长度重复测量结果
根据JJF１０５９．１－２０１２ « 测量不确定度评定与 Tab敭１ Re p eatedmeasurementresultsof
表示» 对维氏硬度试验的测量不确定度来源进行了 indentationdia g onallen g th １０ －３ mm
次数 d １ d ２ d
分析评估, 并对每个标准不确定度分量进行了评定,
１ ４２．２１ ４３．４６ ４２．８３５
然后评定 合 成 标 准 不 确 定 度, 最 后 评 定 扩 展 不 确 ２ ４２．７５ ４２．７３ ４２．７４０
定度. ３ ４３．３ ４２．７３ ４３．０１５
４ ４３．３ ４２．５５ ４２．９２５
２ 数学模型 ５ ４３．１２ ４２．９２ ４３．０２０
６ ４２．３９ ４３．６５ ４３．０２０
依据 GB / T４３４０．１－２００９ , 维氏硬度测试原理 ７ ４３．８４ ４２．５５ ４３．１９５
的数学模型公式为 ８ ４２．２１ ４２．５５ ４２．３８０
９ ４３．６６ ４２．３７ ４３．０１５
２F sin ( １３６° / ２ )
H V ＝ ０．１０２ ( １ ) １０ ４２．９３ ４３．４６ ４３．１９５
d ２
式中: F 为试验力, N ; d 为两压痕对角线长度d １ 和 长度d １ 和d ２ 的平均值 d 的测量误差引起的标准
d ２ 的算术平均值, mm . 不确定度 u ( d ) ＝ s＝０．０００２３５mm .

３ 测量不确定度来源的分析 ４．２ 试验力值测量误差引起的标准不确定度 u ( F )
试验所用硬度计符合 GB / T４３４０．２－２０１２ « 金
依据 GB / T４３４０．１－２００９ 及本次试验的特点, 属材料 维氏硬度试验 第 ２ 部分: 硬度计的检验与
经过分析可知, 试验中测量不确定度主要来源有: 压 校准» 中有关试验力的误差要求.白新房等 [ ５ ] 提出
痕对角线长度d １ 和 d ２ 平均值 d 的测量误差引起 应根据材料的晶粒和第二相等显微组织大小尽量采
的标准不确定度u ( d ); 试验力值测量误差引起的标
用适宜的大载荷试验力进行硬度测试, 使结果更加
准不确定度 u ( F ); 标准硬度块硬度测定引起的标
客观准确.本次试验用锆合金试样平均晶粒直径约
－
准不确定度u ( H ); 硬度计允许误差引起的标准不
７．９ μ m , 第二相尺寸约 ０．１ μ m , 在 １．９６１N 载荷下,
确定度u ( E ); 测量标准维氏硬度块引起的标准不
压痕 对 角 线 平 均 值 为 ４２．９ μ m , 是 晶 粒 直 径 的
确定度u ( CRM ); 硬度测试值数值修约引起的标准
５．４ 倍.本试验主要是研究测量结果不确定度的评
[ ３Ｇ４ ]
不确定度u ( rou ).
定方法, 因此选用 １．９６１N 载荷力值能够客观准确
４ 标准不确定度分量的评定 评估试验的不确定度, 表 ２ 为试验力的测量误差.
表 ２ 试验力测量误差
４．１ 压痕对角线长度 d 的测量误差引起的标准不 Tab敭２ Measurementerroroftestforce
确定度u ( d )
试验力范围 / N 允许误差 / ％
u ( d ) 是检测人员在测量压痕对角线长度 d １ 和 F≥１．９６１ ±１．０
d ２ 的平均值d 时引入的, 可由多次重复测量并进行 ０．９８０７≤F＜１．９６１ ±１．５
统计计算不确定度, 这种方法不仅包含多次测量的
试验力的误差可看成是均匀分布的, 由 B 类不
重复性, 也包含了试样的稳定性和压痕测量系统分
)
)
(
确定度计算u ( F ), 则u ( F １．９６１ ＝u rel F １．９６１ ×F＝
辨力对示值的影响.采用 A 类评定方法用贝塞尔
１．０％
公式计算标准差进行u ( d ) 评定.表 １ 为压痕对角 ×１．９６１＝０．０１１３２N .
３
线长度的重复测量结果.
４．３ 标准硬度块维氏硬度测定引起的标准不确定
n
－ １ －
压 痕 对 角 线 长 度 平 均 值 d ＝ d i ＝ 度u ( H )
∑
n i ＝ １
使用的标准块维氏硬度测定结果为 １８６ , １８８ ,
－
０．０４２９３４mm . 由对角线长度d 以及试验力 F , 查
GB / T４３４０．４－２００９ 可 知,试 样 的 维 氏 硬 度 １８２ , １８０ , １８３HV０．２ , 平均值为１８３．８HV０．２ .测定
次数 n＝５ , 极差 R＝８ HV０．２ , 极差系数 C＝２．３３ ,
为 ２０１HV０．２ .
－ R / C ８ / ２．３３
压 痕 对 角 线 长 度 测 量 的 标 准 差 s ＝ 则 u ( H ) ＝ ＝ ＝１．５３５HV０．２ .
n ５
n
－ ２
∑ ( d i－d ) ４．４ 硬度计允许误差引起的标准不确定度u ( E )
i ＝１
＝０．０００２３５mm . 则 由 压 痕 对 角 线
n－１ 由 GB / T４３４０．２－２０１２可知, ２０１HV０．２ 时硬度
８ ２ ０