洛氏硬度（HRC）测量不确定度的评定

王先伟 杨春亮

辽宁省交通高等专科学校 辽宁 沈阳 110122

1 试验材料及试验方法

洛氏硬度测试的基本原理是将特定尺寸、形状和材料的压头按规定分两级试验力压入试样表面，初试验力加载后，测量初始压痕深度。随后施加主试验力，在卸除主试验力后保持初试验力时测量最终压痕深度，洛氏硬度根据最终压痕深度和初始压痕深度的差值及常数通过公式计算给出[1]。

试验材料为32.5HRC±1.5HRC的标准金属块标准硬度块，表面平整程度及粗糙度等质量符合《金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》（GB/T 230.1-2018）的要求。依据《金属洛氏硬度计（A，B，C，D，E，F，G，H，K，N，T标尺）》（JJG 112-2013）及试验方法的要求进行洛氏硬度测试。硬度计采用R(D)150A1型洛氏硬度计（分辨力为0.5HRC），且硬度计经过国家相关计量部门检定校准。硬度计最大允许误差和示值重复性如表1所示：

表1 硬度计（C标尺）示值最大允许误差和示值重复性

为消除温度对测试结果产生的影响，测试工作在温度22℃±1℃，相对湿度52%的试验室内进行。

2 建立数学模型

试中：y为被测硬度块硬度读出值；

x为被测硬度块硬度测量值。

3 洛氏硬度试验测量的不确定度来源分析

4 硬度标准块独立重复性试验的检测结果

硬度块独立重复性试验检测结果如表2所示

表2 硬度块独立重复性试验检测结果

5 各分量引入的不确定度计算

硬度计示值不均匀度最大允值可以看作仪器重复性极限,根据JJG 112-2013洛氏硬度计的示值重复性≤0.02（100-）或0.8HRC。32.5HRC硬度值水平：不均匀度最大允许值为0.02×（100-32.5）=1.4HRC

用标准硬度块的均匀度来评定,按矩形分布考虑32.5 HRC 硬度值水平：

硬度计测量系统分辨力为0.5 HRC，引起的不确定度按半宽,并按矩形分布考虑,则测量系统的分辨力引起的标准不确定度分量：

按照GB/T230.1-2018标准规定HRC值的修约间隔为0.5HRC，其半宽区间为0.25，此分布为均匀分布,包含因子，不确定度：

6 合成标准不确定度uc的评定

各分量不确定度互不相关，所有灵敏系数为1,则合成不确定度：

7 扩展不确定度的评定

8 测量不确定度的报告与表示

硬度计测量结果的扩展不确定度对32.5 HRC标准硬度块为=32.5±1.076HRC，k=2。

9 结论

通过对32.5HRC±1.5HRC标准硬度块进行洛氏硬度测试结果的不确定度评定，并结合洛氏硬度计的实际情况，可以看出影响洛氏硬度测试结果的最大不确定度分量来源于硬度计允许误差引入的标准不确定度分量。因此在金属洛氏硬度测试时，应优先选用性能稳定、允许误差较小的硬度计来完成测试，以此来有效提高金属硬度试验的准确度。