Page 47 - 理化检验-物理分册2025年第四期

钟金德：紫铜管洛氏硬度测量不确定度的评定

试验 第1部分:试验方法》的要求,并结合生产实际， 验力F 0 至试样表面，随后增加至总试验力F，以特定
评定紫铜管的洛氏硬度试验测量不确定度，分析影 直径的硬质合金球作为压头，将其压入试样材料中；
响测量不确定度的因素，研究结果可为实验室日常 完成压入后，逐步卸除主试验力F ，此时保留初始试
1
检验工作提供参考依据。 验力F ，并精确测量由此产生的压痕在试样表面的
0
残余深度。该过程直观反映了材料抵抗局部压入变
1 洛氏硬度测试
形的能力。
1.1 测试方法 1.4 测试模型
洛氏硬度测试是金属材料静力硬度评估的手
洛氏硬度测试模型如式（1）所示。
段之一，严格遵循国家标准体系，具体包括 GB/T
230.1─2018、GB/T 230.2─2022 《金属材料 洛氏硬 h =H （1）
度试验 第 2 部分：硬度计及压头的检验与校准》及 式中： h为被测试样的硬度读出值；H 为被测试样
GB/T 230.3─2022 《金属材料 洛氏硬度试验 第
10次读数的平均值。
3 部分：标准硬度块的标定》等标准，分别涵盖了
试验方法、硬度计与压头的校验规范，以及标准硬 2 标准不确定度分量的评定
度块的标定流程。针对紫铜管材料，实施了具体 2.1 试验重复性引入的标准不确定度分量u（h）
1
的洛氏硬度 B 标尺测试，并依托严谨的数学模型， 依据标准 GB/T 230.1—2022，采用洛氏硬度
对其硬度测试结果的不确定度进行了系统评估与 计对紫铜管材料进行10次重复性硬度测试，结果分
分析 [2-6] 。 别为88.7，89.3，91.1，87.6，89.6，90.9，87.9，88.5，
1.2 测试环境 89.8，91.1 HRB。
为确保硬度测试的准确性和可靠性，硬度计的 测试结果的平均值为89.45 HRB，单次试验标
安装与操作环境需严格遵循以下规范：硬度计应稳 准偏差s为1.29 HRB，计算各实测值的残差依次为
固地安置于坚实的基体上，并通过调节，实现水平度
－0.75，－0.15，1.65，－1.85，0.15，1.45，－1.55，
达到1×10 的精度要求；压头柄需紧密而稳固地插
-3
－0.95，0.35，1.65，其中绝对值最大的残差为－1.85，
入主轴孔中，确保无松动现象；硬度计的所有组件均
须保持良好的灵活性和顺畅性，确保在测试过程中 相应的实测值4为可疑值H d 。可得 H d -H ，
能够精确无误地执行各项功能；丝杠部分需保持稳 s =1.44
固，无摇晃现象，在施加或卸载力时，操作应平稳流 按置信概率为0.95，测试次数n=10，查表可得， G检
畅，避免产生任何的冲击或振动。 验结果为2.18，小于1.44，可以判定该测量列数据没
此外，试验台需牢固地安装于丝杠之上，台面 s
有异常值。因此可得 uh )= =0.41 HRB 。
(
需保持光滑平整，以确保试样在测试过程中放置稳 1 10
定，不受外界因素干扰。在进行硬度测试时，应选 2.2 使用标准硬度块测量硬度计的标准不确定度
择（23±5） ℃的恒温环境，同时确保周围环境清洁 分量u（h）
2
无尘、无振动干扰，并排除任何可能存在的腐蚀性气 选取编号为2310-703的洛氏硬度标准块，其硬
体，以保障测试结果的准确性。 度重复性测量结果分别为 96.2，96.3，96.1，96.4，
1.3 测试过程 96.1，96.2 HRB。
在确保洛氏硬度计处于稳定且受控的操作条件
测量结果的标准偏差用极差法计算，极差为
下，准备硬度不低于60 HRC的试样台，其上设有精
0.3 HRB，当 测试次数为 5 时，极差系数为 2.33，
准的V型槽，专为固定试样设计。随后，选用直径为
则S H （用极差法算出的标准 偏差）为 0.13 HRB，
1.587 5 mm的硬质合金球作为压头，并配置B标尺进
行精确测量。依据标准GB/T 230.1─2018，利用数 u (h s
2 )= =0.06 HRB 。
字显示洛氏硬度计对紫铜管试样进行硬度测试。整 5
个测试过程严格遵循标准指导，最终精确测定了紫 2.3 标准硬度块的标准不确定度u（h）
3
铜管的洛氏硬度。 标准硬度块均匀度最大允许值为 1.0 HRB，则
洛氏硬度测试的原理为：首先施加一个初始试 u (h )=0.35 HRB 。
3
31