洛氏硬度（HRC）測量不確定度的評定

王先偉 楊春亮

遼寧省交通高等專科學校 遼寧 沈陽 110122

1 試驗材料及試驗方法

洛氏硬度測試的基本原理是將特定尺寸、形狀和材料的壓頭按規定分兩級試驗力壓入試樣表面，初試驗力加載后，測量初始壓痕深度。隨后施加主試驗力，在卸除主試驗力后保持初試驗力時測量最終壓痕深度，洛氏硬度根據最終壓痕深度和初始壓痕深度的差值及常數通過公式計算給出[1]。

試驗材料為32.5HRC±1.5HRC的標準金屬塊標準硬度塊，表面平整程度及粗糙度等質量符合《金屬材料 洛氏硬度試驗 第1部分：試驗方法》（GB/T 230.1-2018）的要求。依據《金屬洛氏硬度計（A，B，C，D，E，F，G，H，K，N，T標尺）》（JJG 112-2013）及試驗方法的要求進行洛氏硬度測試。硬度計采用R(D)150A1型洛氏硬度計（分辨力為0.5HRC），且硬度計經過國家相關計量部門檢定校準。硬度計最大允許誤差和示值重復性如表1所示：

表1 硬度計（C標尺）示值最大允許誤差和示值重復性

為消除溫度對測試結果產生的影響，測試工作在溫度22℃±1℃，相對濕度52%的試驗室內進行。

2 建立數學模型

試中：y為被測硬度塊硬度讀出值；

x為被測硬度塊硬度測量值。

3 洛氏硬度試驗測量的不確定度來源分析

4 硬度標準塊獨立重復性試驗的檢測結果

硬度塊獨立重復性試驗檢測結果如表2所示

表2 硬度塊獨立重復性試驗檢測結果

5 各分量引入的不確定度計算

硬度計示值不均勻度最大允值可以看作儀器重復性極限,根據JJG 112-2013洛氏硬度計的示值重復性≤0.02（100-）或0.8HRC。32.5HRC硬度值水平：不均勻度最大允許值為0.02×（100-32.5）=1.4HRC

用標準硬度塊的均勻度來評定,按矩形分布考慮32.5 HRC 硬度值水平：

硬度計測量系統分辨力為0.5 HRC，引起的不確定度按半寬,并按矩形分布考慮,則測量系統的分辨力引起的標準不確定度分量：

按照GB/T230.1-2018標準規定HRC值的修約間隔為0.5HRC，其半寬區間為0.25，此分布為均勻分布,包含因子，不確定度：

6 合成標準不確定度uc的評定

各分量不確定度互不相關，所有靈敏系數為1,則合成不確定度：

7 擴展不確定度的評定

8 測量不確定度的報告與表示

硬度計測量結果的擴展不確定度對32.5 HRC標準硬度塊為=32.5±1.076HRC，k=2。

9 結論

通過對32.5HRC±1.5HRC標準硬度塊進行洛氏硬度測試結果的不確定度評定，并結合洛氏硬度計的實際情況，可以看出影響洛氏硬度測試結果的最大不確定度分量來源于硬度計允許誤差引入的標準不確定度分量。因此在金屬洛氏硬度測試時，應優先選用性能穩定、允許誤差較小的硬度計來完成測試，以此來有效提高金屬硬度試驗的準確度。