低標尺布氏硬度塊的校準技術研究

東方，劉玉波，焦洋，薛燕，段長生

(國防科技工業2311 二級計量站，黑龍江 哈爾濱150046)

0 引言

在低標尺布氏硬度塊的研制和校準過程中，尤其是5F/D2，2.5F/D2和1 F/D2的布氏硬度塊的均勻度、穩定性等技術指標和目前現行的國家布氏硬度計量檢定規程規定的技術指標存在較大的差異，現行的國家布氏硬度計量檢定規程不能真實反應5F/D2，2.5F/D2和1 F/D2布氏硬度塊的技術性能，使得國防科技工業科研生產中使用的5F/D2，2.5F/D2和1 F/D2布氏硬度塊的校準缺少必要的技術規范，用于指導其進行量值傳遞。因此有必要對低標尺布氏硬度塊的校準技術進行研究，用以完善國防軍工系統布氏硬度參數的量值傳遞體系。本文以5F/D2，2.5F/D2為例介紹了低標尺布氏硬度塊的校準技術研究過程。

1 低標尺布氏硬度塊的校準技術研究

在低標尺布氏硬度塊的研制和校準技術研究中，項目組參照了相應的國際和國家標準，對低標尺布氏硬度塊提出了具體的計量性能要求，及其校準規范中規定的校準項目和校準方法。

1.1 低標尺布氏硬度塊的計量性能要求

①均勻度

2.5 F/D2，5F/D2標尺布氏硬度塊的均勻度技術指標見表1。d－為硬度壓痕直徑平均值。

1.2 低標尺布氏硬度塊校準規范的校準項目和校準方法

1.2.1 硬度值

①試驗力施加速度是以壓頭剛接觸硬度塊時的速

表1 2.5，5F/D2標尺布氏硬度范圍及均勻度技術指標

②穩定性

布氏硬度塊的穩定性技術指標見表2。表2 中，d－為硬度壓痕直徑平均值。

表2 2.5，5F/D2標尺布氏硬度范圍及穩定性技術指標

度來表示的，應不超過l mm/s，由開始加試驗力到試驗力全部加完的時間為6 ～8 s。

試驗力保持時間的技術指標見表3。

表3 試驗力保持時間

②兩相鄰壓痕中心距離不得小于3 倍壓痕直徑，壓痕中心至標準塊邊緣的距離不得小于2.5 倍壓痕直徑。每個壓痕直徑的測量，應在相互垂直的兩個方向進行，取其平均值。兩垂直方向直徑之差與其中較短的直徑之比應符合表4 要求。

表4 兩垂直方向直徑之差與其中較短直徑的比值

③在所要校準的布氏硬度塊上均勻分布地測定5點(第二次校準時測定3 點)硬度值，所測得的硬度值平均值即為被校準布氏硬度塊的硬度值。硬度值用三位有效數字表示。

1.2.2 均勻度

布氏硬度塊的均勻度用式(1)進行計算:

式中:R 為均勻度，%;d－為硬度塊壓痕直徑平均值，mm;dmax為壓痕直徑最大值，mm;dmin為壓痕直徑最小值，mm。

布氏硬度塊的均勻度應符合2.1 的規定。

1.2.3 穩定性

布氏硬度塊的穩定性用下式進行計算。

布氏硬度塊的穩定性應符合2.1 的規定。

2 低標尺布氏硬度塊的校準結果

這里我們通過20 ～50 HBW1/5 和10 ～50 HBW2.5/15.625 低標尺布氏硬度塊的校準結果，說明低標尺布氏硬度塊能夠滿足校準規范要求，符合項目組提出的技術指標要求。

2.1 20 ～50HBW1/5 布氏硬度塊的校準結果

校準結果如表5 和圖1 所示，表5 為20 ～50 HBW1/5 布氏硬度塊的校準數據，圖1 為20 ～50 HBW1/5 布氏硬度塊的壓痕直徑分布示意圖。

圖1 20 ～50 HBW1/5 布氏硬度塊的壓痕直徑分布示意圖

表5 20 ～50 HBW1/5 布氏硬度塊校準數據

2.2 10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度塊的校準結果

校準結果如表6 和圖2 所示，表6 為10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度塊的校準數據，圖2 為10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度塊的壓痕直徑分布示意圖。

表6 10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度塊校準數據

圖2 10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度塊的壓痕直徑分布示意圖

3 結語

研究低標尺布氏硬度塊的校準方法，解決軍工科研生產的實際問題，通過研究低標尺布氏硬度塊相應技術指標要求，起草了低標尺布氏硬度塊軍工計量技術規范，近期將發布《低標尺布氏硬度塊校準規范》的征求意見稿，歡迎廣大計量同行多提寶貴意見。項目組也深入研究了低標尺布氏硬度塊制備流程和工藝，解決了用于軍工科研生產的布氏硬度計的計量過程中沒有相應標尺和硬度范圍的布氏硬度塊進行間接校準的問題，保證了軍工科研生產布氏硬度值檢測數據的準確可靠，為材料檢測過程提供有效的計量技術支撐和條件保障。

［1］ASTM E10 Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials.

［2］GB/T 231.3 金屬布氏硬度試驗 第3 部分:標準硬度塊的標定.