螺母維氏硬度測量不確定度的評定

摘 要：螺母維氏硬度測量的不確定度主要來源于壓痕對角線重復性、硬度計、數值修約及標準硬度塊等；根據國家計量技術規范JJF1059，建立維氏硬度的測量模型，對螺母維氏硬度試驗測量結果的不確定度進行評定。

關鍵詞：維氏硬度；螺母；不確定度

測量不確定度意為對測量結果正確性的可疑程度。測量的水平和質量用“測量不確定度”來評價，不確定度越小，則測量結果的質量越高。在對螺母的維氏硬度測量過程中，存在著多種影響因素，本文對主要影響因素開展了研究。

1 測量過程概述

（1）測量依據：GB/T 4340.1-2009 金屬材料 維氏硬度試驗 第1部分：試驗方法。

（2）環境條件：實驗室溫度控制在（20±5）℃，相對濕度≤80%。

（3）測量儀器：北京時代THVP-50型數顯維氏硬度計。

（4）被測對象：滿足GB/T 6170 要求的螺紋規格D=M20、性能等級為8級的1型六角螺母。

（5）測量模型：

式中：F為試驗力（N）；d=（d1+d2）/2（mm）；d1為壓痕對角線1的測量值（mm）；d2為壓痕對角線2的測量值（mm）。

2 標準不確定度的評定

2.1 壓痕對角線重復性引入的不確定度u（d）

選取任意一個螺紋規格D=M20、性能等級為8級的1型六角螺母，在HV30重復條件下連續測量10次，壓痕d的測量結果為：

2.1.1 壓痕d1的影響

由表1可知算數平均值：

其單次實驗標準偏差：

測量方法中給出對于同一樣品要測量3次，取平均值作為結果，因此測量重復性引入的相對標準不確定度：

2.1.2 壓痕d2的影響

由表1可知算數平均值：

其單次實驗標準偏差：

測量方法中給出對于同一樣品要測量3次，取平均值作為結果，因此壓痕d2的相對標準不確定度為：

2.1.3 壓痕d的合成相對標準不確定度

2.2 硬度計示值允許偏差引入的不確定度u（m）

根據校準證書給出硬度計校準結果的擴展不確定度為urel=1.4%，k=2，則硬度計示值允許偏差引入的相對不確定度為：

urel（m）=■=0.7%

2.3 硬度測試值進行數值修約所引入的不確定度u（x）

根據GB/T434001-2009，當硬度值≥100時結果修約到1，其半寬為0.5，所以硬度測試值修約導致的相對不確定度為：

urel（m）=■=0.1106%

2.4 標準硬度塊引入的不確定度u（s）

檢定證書給出了標準硬度塊的均勻度為1.0%，因此標準硬度塊均勻度引入的相對不確定度為

urel（s）=■=0.2887%

2.5 合成標準不確定度

因為螺母維氏硬度的不確定度分量是獨立不相關的，所以合成相對不確定度為：

2.6 擴展不確定度

擴展不確定度為合成標準不確定與包含因子的乘積，JJF1059中對普通實驗室的要求取包含因子k=2（即置信概率約為95%），因此螺母使用30kg力進行維氏硬度檢測時測量結果的擴展不確定度為：

U=ku=8.3374HV30，k=2

因為HV30=261>100，所以U取1位有效數，即U=8HV30

3 測量結果及其不確定度

261HV30，U=8HV30，k=2

此結果表明，在螺紋規格D=M20、性能等級為8級的1型六角螺母維氏硬度HV30的測試結果可能包含8HV30的不確定度，即有95%的可能性其結果在（261-8）HV30～（261+8）HV30的區間。

參考文獻

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[2]GB/T 4340.1-2009金屬材料 維氏硬度試驗 第1部分：試驗方法[S].北京：中國標準出版社，2000.

[3]魏志華，章俊仁.金屬維氏硬度實驗結果的不確定度評定[J].實用測試技術，2001（1）：34-36.

[4]胡永江，李生初，楊航飛，等.金屬材料維氏硬度測量不確定度的評定[J].金屬制品，2009，35（1）：59-60.

作者簡介：杜麗曉（1986，02-），女，民族：漢，籍貫：河北石家莊，學歷：本科，職稱：助理工程師，主要研究方向：理化檢測。