Page 60 - 理化检验-物理分册2021年第二期

宋 月, 等: 金属材料新旧布氏硬度国标的测量不确定度评定对比

GB / T231.1-2018 和 GB / T231.1-2009 新旧标
准中均含资料性附录 C 指导计算硬度值测量的不
确定度, 虽然新旧标准中都只考虑了硬度计和标准
硬度块相关测量的不确定度, 但有所不同, 新旧标准
中的不确定度来源及符号如表 2 所示。
表 2 新旧标准的布氏硬度值测量不确定度来源及符号

Tab 2 Thesourceands y mbolofBrinellhardnessmeasurement

uncertaint yb y thenewandoldstandards
GB / T231.1-2009 中 不 确 定 GB / T231.1-2018 中 不 确 定

序号
度来源及符号 度来源及符号
对试样测量重复性的标准不 修正 扩 展 不 确 定 度 的 测 定
图 1 布氏硬度试验原理图 1
确定度u x
U corr

Fi g 1 Schematicdia g ramofBrinellhardnesstest
用标准硬度块检定的平均值 测量标准硬度块时, 硬度计的

料 布氏硬度试验 第 4 部分: 硬度值表》 给出的硬度 2 的不确定度u H 标准不确定度u H

值表直接查得。分别对标准硬度块( CRM ) 及测试 标准硬度块的标准不确定度 CRM 硬度值的标准不确定度
3
样测试 5 个点, 结果见表 1 。 u CRM u CRM
表 1 布氏硬度测试结果 最大允许误差下的标准不确 由于最大允许误差产生的扩
4

Tab 1 Brinell hardnesstestresults HBW 定度u E 展不确定度U m p e
被测试样 测量值 平均值 由于压痕直径测量系统的分 由于压痕直径测量系统的分
5
辨率带来的标准不确定度u ms 辨率带来的标准不确定度u ms
CRM 195 , 194 , 194 , 195 , 194 194.4
测试样 231 , 229 , 228 , 229 , 230 229.4 硬度计系统误差带来的不确 硬度计测量值与 CRM 标定值
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定度u b 的偏差b
2 硬度值测量不确定度计算 2.2 测量不确定度计算
测量的不确定度分析, 可以帮助使用者找到误
2.1 测量不确定度来源分析
差源和理解试验结果的不同之处。根据表 1 的试验
在相同的试验条件下, 布氏硬度试验不确定度
结果, 分别按 2018 版和 2009 版标准中的方法进行
的来源有很多, 其中主要有布氏硬度计、 标 准硬度
块、 试 验 人 员 、 压 痕 直 径 测 量 系 统 的 分 辨 率 等 [ 2 ] 。 测量不确定度评定。具体评定步骤如表 3 所示。
表 3 新旧标准的布氏硬度值测量不确定度评定步骤及结果

Tab 3 Evaluationste p sandresultsofBrinellhardnessmeasurementuncertaint yb y thenewandoldstandards
步骤 2009 版方法一 2009 版方法二 2018 版方法 M1 2018 版方法 M2
U corr =k · U corr = k ·
1 ) 2 ) U=k ·
U =k ·
2 2 2 2 2
2
2
2
u - +u - +u CRM +u ms +u b U m p e 2 u CRM +u H +u ms
- 3 )
- 4 )
数学模型 X = x ± U x H u CRM +u H +u ms +
2
2
2
- 5 ) - - 3 9 ) 或
2 2 2 2 2 X corr = ( x+b ) ±U corr X corr = ( x-b ) ±U corr
u - +u - +u CRM +u E +u ms
7 )
8 )
10 )
x H - 6 ) - - X =x ±U X ucorr = x± ( U corr + b )
或 X ucorr = x± ( U corr + b )
测量试样的平均值 测量试样的平均值
n n
- 1 - 1
x
x = 11 )∑ i =229.4 x = x 由于最 大 允 许 误 差 产 生 的 扩
∑ i =229.4
n i= 1 n i= 1 计 算 公 式
展 不 确 定 度 U m p e 标准硬 度 块 的 标 准 不 确 定 度
采用极差法计算标准偏差 采用极差法计算标准偏差
步骤 1 12 ) 如下: U CRM 0.6
R 3 R 3 u CRM = = =0.3
-
14 )
s x = 13 ) = =1.29 s x = = =1.29 U m p e =E rel ×x CRM 2 2
C 2.33 C 2.33
试样测 量 重 复 性 的 标 准 不 确 试样测 量 重 复 性 的 标 准 不 确 U m p e =0.025×194=4.85
定度u - = s - =1.29
定度u - =s - =1.29 x x
x x
3 新旧标准附录 C 硬度值测量不确定度的 内容。

对比 ( 1 )附录的方式, 2018 版将方法一和方法二直
接分开为两个表格, 相比于 2009 版标准中, 新版标
2018 版标准附录 C 硬度值测量不确定度的计 准更加清晰, 更具有指导性和可操作性。
算相对 2009 版标准有所修改, 主要有以下几方面的
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