洛氏硬度计技术报告

计量标准技术报告

计量标准名称 洛氏硬度计检定装置 计量标准负责人 建标单位名称（公章） 填 写 日 期

目 录

一、 建立计量标准目的

二、 计量标准的工作原理及其组成 三、 计量标准器及主要配套设备 四、 计量标准的主要技术指标 五、 环境条件

六、 计量标准的量值溯源和传递框图 七、 计量标准的重复性试验 八、 计量标准的稳定性考核

九、 检定或校准结果的测量不确定度评定 十、 检定或校准结果的验证 十一、 结论 十二、 附加说明

一、建立计量标准的目的 硬度是材料的主要机械性能之一。硬度计量在经济各部门广泛应用，特别是机械制造冶金等工业应用最为普遍。为保证洛氏硬度值的传递准确可靠，特建立洛氏硬度计的检定装置。 二、计量标准的工作原理及其组成 我们做采用的是用金刚石圆锥体和总负荷先后作用下压入试样，在总负荷的作用后，卸除主负荷保留预负荷时的压入深度，其深度之差h表示洛氏硬度，深度差大则硬度值低，反之则高。 三、计量标准器及主要配套设备 不确定度或准确度等测量范围 级或最大允许误差 (20～ 35)HRC 名 称 型 号 制造厂及出厂编号 检定或校准机构 中国计量科学院 中国计量科学院 中国计量科学院 检定周期或复校间隔 计量标准器 标准洛氏硬度块 标准洛氏硬度块 标准洛氏硬度块 塞尺 机械秒表 标准测力仪 HR U=0.4HR 1305-521 （k=2） 1年 HR (35～ 55)HRC U=0.3HR （k=2） 1305-433 1年 HR (55～ 70)HRC U=0.3HR （k=2） 1305-306 1年 八组 806 LC-5 主要配套 标准测LC-2 设力仪 备 宽座角125mm 尺 校验棒 Φ11.5mm （0-100）MPE=±/ mm 0.01 (0.02～2级 成都 1.00)mm 一等 (0.01-9上海秒表 00)s 厂24868 （1-5）kN 0.3级 莆田鸿飞 传感器有限公司201048 (10-100)0.3级 莆田鸿飞 N 传感器有限公司212571 125mm 1级 成都883 1年 1年 1年 1年 1年 1年 四、计量标准的主要技术指标 测量范围：（20-70）HRC 不确定度或准确度等级或最大允许误差： U=0.4HR （k=2） 五、环境条件 序号 1 2 3 4 5 6

项 目 温 度 要 求 （10-35）℃ 无磁场干扰 实 际 情 况 （10-35）℃ 无磁场 结 论 合格 合格 磁场

六、计量标准的量值溯源和传递框图 上 一 级 社 会 公 用 计 量 标 准 洛氏硬度工作基准装置 测量范围：（20-100）HR U=0.3HR（k=2） 中国计量科学院 本 单 位 计 量 标 准 定度 标准洛氏硬度块 测量范围：（20-70）HRC U=0.4HR（k=2） 下 一 级 计 量 器 具 直接测量法 洛氏硬度计 (20-70)HRC MPE:±1.5HRC 七、计量标准的重复性试验 用考核合格的标准硬度块，在规定条件下，对型号HR-150A硬度计进行重复测量10次得到如下数据： 试验时间 标准值（26.8） 测量次数 2013年 3月21日 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 27.0HR 26.9HR 27.1HR 27.1HR 26.9HR 27.0HR 27.1HR 26.9HR 27.0HR 27.1HR 27.0HR 2 y s(y)??(y?y)ini?1n?1结论 0.09 符合要求 八、计量标准的稳定性考核 洛氏硬度计 的稳定性考核记录 考核时间 测量值（ ） 测量次数 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 核查标准 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 yi 变化量yi?yi?1允许变化量 结 论 考核人员 一次性使用的标准物质可以不进行稳定性考核。 九、检定或校准结果的测量不确定度评定 1 测量过程简述 1.1 JJG112-2003《金属洛氏硬度计（A,B,C,D,E,F,G,H,K,N,T标尺）检定规程》。 1.2 环境条件:室温 10~35?C，环境清洁，无震源，周围无腐蚀性介质；安装稳固并调至水平。 1.3 测量标准:标准洛氏硬度块，均匀度：0.2HR～0.5HR，上级证书给出,。 1.4 被测对象: 金属洛氏硬度计，最大允许示值误差为±（1.0～1.5）HR。 1.5 测量方法：用符合JJG113-2003《标准金属洛氏硬度块（A,B,C,D,E,F,G,H,K,N,T标尺）检定规程》中周期检定常用的硬度块[包括（20～30）HRC、（35～55）HRC、（60～70）HRC、（80～88）HRA和（85～95）HRB(以下简称HRC低、HRC中、HRC高、HRA和HRB)]对洛氏硬度计（以下简称硬度计）进行示值测量，在每一硬度块上重复测量5次，5次测量的算术平均值和硬度块标准值之差，即为的硬度计示值误差。 1.6 评定结果的使用 符合上述条件的测量，一般可参照使用本不确定的评定方法。 2 数学模型 ?h?Hm?Hb 式中：?h 硬度计的示值误差； Hm—硬度计示值的算术平均值； Hb—硬度块的标准值； 3 各输入量的标准不确定分量的评定 3.1 输入量Hm的标准不确定度u?Hm?的评定 输入量Hm的不确定度主要是硬度计的测量重复性所引起的,来源于硬度计机构和标准硬度块的均匀度两个因素。由于硬度计示值是硬度计在硬度块上的不同区域测量得到的结果，其测量的特殊性是同一点不可能重复测量，所以硬度计示值重复性已包含了硬度块均匀度对其示值的影响，采用A类方法进行评定。 在一台硬度计上，用一块标准值为47.4HRC的洛氏硬度块进行连续10次测量，得到一测量列（HRC）:47.5，47.6，47.4，47.4，47.5，47.4，47.8，47.6，47.5，47.6。其示值算术平均值和单次实验标准差按下式计算： 1nh??hi?47.5HRC ni?1单次测量实验标准差：s???h?h?ii?1n2n?1?0.140HRC 任意选取5台硬度计，分别用HRC高、HRC中、HRC低, HRA和HRB标尺的硬度块,在每台硬度计上进行连续10次测量,每组测量列分别按上述方法计算得到单次实验标准差。在本例中，由于各硬度标尺的单次实验标准差其离散性较大。因此,不能使用合并样本标准差sp,而使用其中最大的标准差smax,计算结果见表3-2-76。 实际测量中，在重复条件下连续测量5次，以该5次测量的算术平均值作为测量结果，其结果见表3-2-76。 由此,输入量Hm的标准不确定度u?Hm?为 u?Hm??smax5 自由度为 vHm?10?1?9 表3-2-76 各标尺标准差及u?Hm?的计算结果 硬度标尺 单次实验标准差sj HRC高 0.147 0.169 0.133 0.183 0.145 smax HRC中 0.175 0.134 0.187 0.198 0.162 0.198 0.089 HRC低 0.184 0.128 0.175 0.192 0.211 0.211 0.094 0.183 0.082 u?Hm??HR? 3.2 输入量Hb的标准不确定度u?Hb?的评定 输入量Hb的标准不确定度来源主要有以下两部分构成:定度硬度块的标准洛氏硬度计引起的标准不确定度分项u?Hb1?和标准洛氏硬度块稳定度引起的的标准不确定度分项u?Hb2?。 3.2.1 定度硬度块的标准洛氏硬度计引起的标准不确定度分项u?Hb1?的评定 标准洛氏硬度块是在标准洛氏硬度计上标定的，标准洛氏硬度计的不确定度由定值证

书给出, 采用B类方法进行评定。 标准洛氏硬度计校准证书给出其扩展不确定度不大于0.3HR,包含因子k?3,则 a0.3HRu?Hb1????0.10HR k3?u?Hb1?1??u?Hb1??估计=0.10,按公式其自由度vHb1???2?u?Hb1??u?Hb1? ?2?50。 3.2.2 标准洛氏硬度块稳定度引起的的标准不确定度分项u?Hb2?的评定 根据实际经验,标准洛氏硬度块在使用周期内的稳定度,对HRC高和HRC中标尺不超过0.13HR,,其稳定度变化服从均匀分布, 采用B类方法进行评定。 u?Hb2??a0.13??0.075HR k3对HRC标尺,稳定度不超过0.2HR: u?Hb2??0.23?0.115?HR? ?2?u?Hb2?1??u?Hb2??估计为0.10,按公式其自由度为vHb2???2?u?Hb2??u?Hb2? 3.2.3 输入量Hb的标准不确定度u?Hb?的计算 ?50。 u?Hb??u2?Hb1??u2?Hb2? 对于HRC高和HRC中标尺,有: u?Hb??0.102?0.0752HR?0.125HR 对于HRC低标尺, u?Hb??0.152HR 按韦尔奇—萨特思韦特公式,则自由度为 vHbu4?Hb? ?44u?Hb1?u?Hb2??vHb1vHb2对于HRC高、HRC中和HRA标尺,为 vHb0.1254??93 440.100.075?5050对于HRC低标尺,有 vHb?97 4 合成标准不确定度的评定 4.1 灵敏系数 数学模型 ?h?Hm?Hb 灵敏系数 c1???h??h?1 c2???1 ?Hm?Hh 4.2 标准不确定度汇总表 输入量的标准不确定度汇总表见表3-2-77。 表3-2-77标准不确定度汇总表 标准不 标准不确定度(HB) 确定度不确定度来源 分量HRC高 HRC中 u?xi? 硬度计的测量重复0.082 0.089 u?Hm? 性 标准硬度块 0.125 0.125 u?Hb? ci HRC低 0.094 0.152 1 -1 u?Hb1? u?Hb2? 标准硬度计 硬度块稳定度 ︱ci︱·u?xi? 0.075 0.10 0.075 vi 0.115 HRC高 0.082 0.125 HRC中 0.089 0.125 HRC低 0.094 0.152 HRC高 9 93 HRC中 9 93 HRC低 9 97 4.3 合成标准不确定度的计算 输入量Hm和Hb彼此独立不相关,所以合成标准不确定度可按下式计算： ???h????h?222uc??h????u?Hm?????u?Hb????c1u?Hm????c2u?Hb?? ??Hm???Hb?22HRC高标尺: uc??h??0.0822?0.1252?0.149HRC HRC中标尺: uc??h??0.153HRC HRC低标尺: uc??h??0.179HR 4.4 合成标准不确定度的有效自由度 合成标准不确定度的有效自由度veff按下式计算: veff??c1u?Hm??4??c2u?Hb??4v(Hm)v(Hb)uc??h?4 HRC高标尺: veff0.1494??87 440.0820.125?993HRC中标尺: veff?61 HRC低标尺: veff?73 对于各标尺的合成标准不确定度的有效自由度veff统一估算为50。 4.5 扩展不确定度的评定 取置信概率p=95%,按有效自由度veff,查t分布表得到 ?P?t95?50??2.01，则 扩展不确定度为 U95?t95?uc??h? HRC高标尺: U95?2.01?0.149?0.3HR HRC中标尺: U95?2.01?0.153?0.3HR HRC低标尺: U95?2.01?0.179?0.4HR 5 测量不确定度的报告 金属洛氏硬度计示值误差测量结果的扩展不确定度为 HRC高标尺: U95?0.3HR veff?50 HRC中标尺: U95?0.3HR veff?50 HRC低标尺: U95?0.4HR veff?50 十、检定或校准结果的验证 计量标准的测量不准确度验证：见表 上级检定结果 本装置检定结果 莱阳市计量所检定结果 1305306 65.0HRC 64.9HRC 64.8HRC 用标准洛氏硬度块62.0HRC对一台洛氏硬度计进行检定，检定结果如上表所示 三家实验室测量结果的平均值为62.2HRC 65.0?64.8HR? 根据实验室之间比对结果，本套计量标准符合检定规程要求。 2?0.3HR 3十一、结论 经验证，本装置符合检定要求。 十二、附加说明 1：检定依据： JJG112-2003《金属洛氏硬度计检定规程》

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