螺母维氏硬度测量不确定度的评定

摘 要：螺母维氏硬度测量的不确定度主要来源于压痕对角线重复性、硬度计、数值修约及标准硬度块等；根据国家计量技术规范JJF1059，建立维氏硬度的测量模型，对螺母维氏硬度试验测量结果的不确定度进行评定。

关键词：维氏硬度；螺母；不确定度

测量不确定度意为对测量结果正确性的可疑程度。测量的水平和质量用“测量不确定度”来评价，不确定度越小，则测量结果的质量越高。在对螺母的维氏硬度测量过程中，存在着多种影响因素，本文对主要影响因素开展了研究。

1 测量过程概述

（1）测量依据：GB/T 4340.1-2009 金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法。

（2）环境条件：实验室温度控制在（20±5）℃，相對湿度≤80%。

（3）测量仪器：北京时代THVP-50型数显维氏硬度计。

（4）被测对象：满足GB/T 6170 要求的螺纹规格D=M20、性能等级为8级的1型六角螺母。

（5）测量模型：

式中：F为试验力（N）；d=（d1+d2）/2（mm）；d1为压痕对角线1的测量值（mm）；d2为压痕对角线2的测量值（mm）。

2 标准不确定度的评定

2.1 压痕对角线重复性引入的不确定度u（d）

选取任意一个螺纹规格D=M20、性能等级为8级的1型六角螺母，在HV30重复条件下连续测量10次，压痕d的测量结果为：

2.1.1 压痕d1的影响

由表1可知算数平均值：

其单次实验标准偏差：

测量方法中给出对于同一样品要测量3次，取平均值作为结果，因此测量重复性引入的相对标准不确定度：

2.1.2 压痕d2的影响

由表1可知算数平均值：

其单次实验标准偏差：

测量方法中给出对于同一样品要测量3次，取平均值作为结果，因此压痕d2的相对标准不确定度为：

2.1.3 压痕d的合成相对标准不确定度

2.2 硬度计示值允许偏差引入的不确定度u（m）

根据校准证书给出硬度计校准结果的扩展不确定度为urel=1.4%，k=2，则硬度计示值允许偏差引入的相对不确定度为：

urel（m）=■=0.7%

2.3 硬度测试值进行数值修约所引入的不确定度u（x）

根据GB/T434001-2009，当硬度值≥100时结果修约到1，其半宽为0.5，所以硬度测试值修约导致的相对不确定度为：

urel（m）=■=0.1106%

2.4 标准硬度块引入的不确定度u（s）

检定证书给出了标准硬度块的均匀度为1.0%，因此标准硬度块均匀度引入的相对不确定度为

urel（s）=■=0.2887%

2.5 合成标准不确定度

因为螺母维氏硬度的不确定度分量是独立不相关的，所以合成相对不确定度为：

2.6 扩展不确定度

扩展不确定度为合成标准不确定与包含因子的乘积，JJF1059中对普通实验室的要求取包含因子k=2（即置信概率约为95%），因此螺母使用30kg力进行维氏硬度检测时测量结果的扩展不确定度为：

U=ku=8.3374HV30，k=2

因为HV30=261>100，所以U取1位有效数，即U=8HV30

3 测量结果及其不确定度

261HV30，U=8HV30，k=2

此结果表明，在螺纹规格D=M20、性能等级为8级的1型六角螺母维氏硬度HV30的测试结果可能包含8HV30的不确定度，即有95%的可能性其结果在（261-8）HV30～（261+8）HV30的区间。

参考文献

[1]JJF1059-1999测量不确定度评定与表示[S].北京：中国计量出版社，2001.

[2]GB/T 4340.1-2009金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法[S].北京：中国标准出版社，2000.

[3]魏志华，章俊仁.金属维氏硬度实验结果的不确定度评定[J].实用测试技术，2001（1）：34-36.

[4]胡永江，李生初，杨航飞，等.金属材料维氏硬度测量不确定度的评定[J].金属制品，2009，35（1）：59-60.

作者简介：杜丽晓（1986，02-），女，民族：汉，籍贯：河北石家庄，学历：本科，职称：助理工程师，主要研究方向：理化检测。