低标尺布氏硬度块的校准技术研究

东方，刘玉波，焦洋，薛燕，段长生

(国防科技工业2311 二级计量站，黑龙江 哈尔滨150046)

0 引言

在低标尺布氏硬度块的研制和校准过程中，尤其是5F/D2，2.5F/D2和1 F/D2的布氏硬度块的均匀度、稳定性等技术指标和目前现行的国家布氏硬度计量检定规程规定的技术指标存在较大的差异，现行的国家布氏硬度计量检定规程不能真实反应5F/D2，2.5F/D2和1 F/D2布氏硬度块的技术性能，使得国防科技工业科研生产中使用的5F/D2，2.5F/D2和1 F/D2布氏硬度块的校准缺少必要的技术规范，用于指导其进行量值传递。因此有必要对低标尺布氏硬度块的校准技术进行研究，用以完善国防军工系统布氏硬度参数的量值传递体系。本文以5F/D2，2.5F/D2为例介绍了低标尺布氏硬度块的校准技术研究过程。

1 低标尺布氏硬度块的校准技术研究

在低标尺布氏硬度块的研制和校准技术研究中，项目组参照了相应的国际和国家标准，对低标尺布氏硬度块提出了具体的计量性能要求，及其校准规范中规定的校准项目和校准方法。

1.1 低标尺布氏硬度块的计量性能要求

①均匀度

2.5 F/D2，5F/D2标尺布氏硬度块的均匀度技术指标见表1。d－为硬度压痕直径平均值。

1.2 低标尺布氏硬度块校准规范的校准项目和校准方法

1.2.1 硬度值

①试验力施加速度是以压头刚接触硬度块时的速

表1 2.5，5F/D2标尺布氏硬度范围及均匀度技术指标

②稳定性

布氏硬度块的稳定性技术指标见表2。表2 中，d－为硬度压痕直径平均值。

表2 2.5，5F/D2标尺布氏硬度范围及稳定性技术指标

度来表示的，应不超过l mm/s，由开始加试验力到试验力全部加完的时间为6 ～8 s。

试验力保持时间的技术指标见表3。

表3 试验力保持时间

②两相邻压痕中心距离不得小于3 倍压痕直径，压痕中心至标准块边缘的距离不得小于2.5 倍压痕直径。每个压痕直径的测量，应在相互垂直的两个方向进行，取其平均值。两垂直方向直径之差与其中较短的直径之比应符合表4 要求。

表4 两垂直方向直径之差与其中较短直径的比值

③在所要校准的布氏硬度块上均匀分布地测定5点(第二次校准时测定3 点)硬度值，所测得的硬度值平均值即为被校准布氏硬度块的硬度值。硬度值用三位有效数字表示。

1.2.2 均匀度

布氏硬度块的均匀度用式(1)进行计算:

式中:R 为均匀度，%;d－为硬度块压痕直径平均值，mm;dmax为压痕直径最大值，mm;dmin为压痕直径最小值，mm。

布氏硬度块的均匀度应符合2.1 的规定。

1.2.3 稳定性

布氏硬度块的稳定性用下式进行计算。

布氏硬度块的稳定性应符合2.1 的规定。

2 低标尺布氏硬度块的校准结果

这里我们通过20 ～50 HBW1/5 和10 ～50 HBW2.5/15.625 低标尺布氏硬度块的校准结果，说明低标尺布氏硬度块能够满足校准规范要求，符合项目组提出的技术指标要求。

2.1 20 ～50HBW1/5 布氏硬度块的校准结果

校准结果如表5 和图1 所示，表5 为20 ～50 HBW1/5 布氏硬度块的校准数据，图1 为20 ～50 HBW1/5 布氏硬度块的压痕直径分布示意图。

图1 20 ～50 HBW1/5 布氏硬度块的压痕直径分布示意图

表5 20 ～50 HBW1/5 布氏硬度块校准数据

2.2 10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度块的校准结果

校准结果如表6 和图2 所示，表6 为10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度块的校准数据，图2 为10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度块的压痕直径分布示意图。

表6 10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度块校准数据

图2 10 ～50 HBW2.5/15.625 布氏硬度块的压痕直径分布示意图

3 结语

研究低标尺布氏硬度块的校准方法，解决军工科研生产的实际问题，通过研究低标尺布氏硬度块相应技术指标要求，起草了低标尺布氏硬度块军工计量技术规范，近期将发布《低标尺布氏硬度块校准规范》的征求意见稿，欢迎广大计量同行多提宝贵意见。项目组也深入研究了低标尺布氏硬度块制备流程和工艺，解决了用于军工科研生产的布氏硬度计的计量过程中没有相应标尺和硬度范围的布氏硬度块进行间接校准的问题，保证了军工科研生产布氏硬度值检测数据的准确可靠，为材料检测过程提供有效的计量技术支撑和条件保障。

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

［2］GB/T 231.3 金属布氏硬度试验 第3 部分:标准硬度块的标定.