巴氏(Barcol)硬度计.doc

海鑫工业设备（中国）有限公司 巴氏(Barcol)硬度计1. 原理 巴氏硬度计（巴柯尔硬度计）是一种压痕式硬度计，它以特定压头在标准弹簧的压力作用下压入试样表面，以压痕的深浅表征试样硬度的高低。巴氏硬度计有100个分度，每个分度单位代表压入0.0076mm的深度。压入越深，读数越高，材料越硬。 巴氏硬度公式为：hba=100-l/0.0076式中:hba巴氏硬度符号； l 压痕深度（mm）； 0.0076单位硬度值代表的压痕深度（mm）。2. 特点* 简单轻便。仪器小巧轻便，可单手操作，在任何场合，只要伸手可及，均可测试。 * 测量范围宽。典型产品9341型既可测试很软的纯铝，又可测试很硬的超硬合金，有效测量范围相当于布氏硬度25135hbw。* 应用面广。巴氏硬度计有多种型号，可分别测试铝及铝合金、锌、铅、锡、玻璃钢、塑料、橡胶、皮革、木材等。* 无需支撑。只接触试样一侧即可测试，无需移动或支撑试样，适于测试超大、超厚工件或组装件。* 换算方便。可方便地通过查表将测量值换算成布氏、维氏、洛氏、韦氏等硬度值。 3. 应用 * 巴氏硬度计主要用于测试铝及铝合金。测试铝型材、板材、管材、棒材及铝合金铸件、锻件、机械加工零件，测试超厚铝合金材料及组装后的铝合金制品（例如铝合金门窗、幕墙、消防梯等）。相关标准：astm b648巴柯尔硬度计测量铝合金硬度的试验方法。 * 巴氏硬度计的另一主要应用是用于测试玻璃钢（玻璃纤维增强塑料）和硬塑料。大部分玻璃钢制品的产品标准中都要求测试巴氏硬度。相关标准：gb/t38542005增强塑料巴柯尔硬度试验方法、astm d258307巴氏硬度计测量硬塑料压痕硬度的试验方法。 * 巴氏硬度计的改进型9351、9361可用于测试很软的金属、软塑料、皮革、橡胶、木材等。 金属布氏硬度测量结果不确定度的评定1 被测对象满足gb/t 231.12002金属布氏硬度国家标准要求的金属材料硬度试样使用hb3000型布氏硬度计，检定证书给出urel=0.68% k=22 引用文献jjf 10591999 测量不确定度评定与表示jjg 1471991 标准布氏硬度块检定规程gb/t 231.12002 金属布氏硬度试验 第一部分：试验方法3 环境条件硬度计在下列条件下检定并正常工作：1） 室温1035；2） 环境清洁，无震动；周围无腐蚀性气体；3） 安装在稳固的基础上，并调至水平。4 测量基准 采用二等标准硬度块。根据jjg 20051987和jjg 1471991判断，本文中的硬度范围内标准硬度块的示值误差应为：1.5%5 测量过程根据gb/t 231.12002，在202环境条件下，借助检定合格的hb3000型布氏硬度计和（5315）mm读数显微镜，加载条件为选用压头直径为d=5mm的硬质合金球，试验力为7355n（0.102f/d2=30）,保荷时间为15秒，对两种硬度值水平的硬度试样，各测20个点，各得到一个测量列，结果见下表1。表1 不同检测人员连续测量五次所得结果hbw值检测人员第一人第二人测定次数1234512345高b1样hbw5/750（hb值）325325317321315311323319311321低b2样hbw5/750（hb值）161165165164167165161163164164检测人员第三人第四人测定次数1234512345高b1样hbw5/750（hb值）313311311315325321323321311313低b3样hbw5/750（hb值）1661671651611631641631611641676 评定结果的使用 在室温条件下测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。7 数学模型 （1）8 标准不确定度分量的评定8.1不同检测人员重复测量hb值所引起的相对标准不确定度分量 本评定在此岗位操作的四位检测人员，按gb/t 231.12002标准规定的方法，硬质合金的直径为5mm，试验力为7355n（0.102f/d2=30）,保荷时间为1015秒，分别对满足标准的（b1 b2）两类试样进行重复测定五次，结果见表1： 计算公式如下：布氏硬度总平均值： = 每一组测量标准差： s 测量过程稳定，对样本标准偏差进行合并： 测试结果是观测列hbi中的任一次值，所以该标准不确定度分量为：，sp表2 统计计算结果统计结果b1b2总平均值318164试验标准差sp5.382.13人员重复性试验 5.382.138.2硬度试验机所引入的不确定度分量ue根据jjg 1502005 其示值最大允许误差和示值重复性符合表3。表3 硬度计示值最大允许误差和示值重复性（jjg 1502005）硬度范围（hbw）示值最大允许误差示值重复性12533.5125hbw2252.5322522.5示值重复性最大允许差可以看作为重复性限。采用b类方法进行评定所以对于b1试样：硬度值水平示值重复性2.5% ue= 所以对于b2试样：硬度值水平示值重复性3% ue= 8.3布氏硬度标准块引入的不确定度分量ucrm在检定硬度试验机时，布氏硬度标准块所引起的标准不确定度分量也会传递到测试结果中，国家计量部门给出了所使用标准块的扩展不确定度：337hbw5/750 urel=0.7% ； 199 hbw5/750 urel=0.7% k=2所引入的不确定度分量ucrm（hb） 0.35%所以对于b1试样：ucrm=337x0.35%=1.18所以对于b2试样：ucrm=164x0.35%=0.578.4压痕测量分辨力引起的标准不确定度分项 式中： 灵敏系数； 分辨力。由 式中: hb 硬度值； d 压头钢球直径 ，mm； d 压痕直径 ，mm。已知压痕测量装置能分辨压痕直径的 0.5%对于b1试样：d = 5 mm； d = 1.708 mm； ms = 0.0085mm； = 372.36 ums=3.17对于b2试样：d = 5 mm d = 2.345 mm； ms =0.0117mm； = 148.96 ums=1.748.5用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度分项 的评定表4. 布氏硬度实测值 hbw硬度值水平12345平均值337 hbw339339339341341339.8202 hb4用标准硬度块进行检定时平均值的标准不确定度按下式计算： 标准偏差及 的计算结果见表5表5 标准偏差及 的计算结果硬度值水平337 hbw202 hbw标准偏差 hbw0.8580.429hbw0.3840.1928.6 测量结果进行数值修约所导致的不确定度分量uoff 由gb/t231.12002标准，当布氏硬度测量结果大于等于100时，修约间隔x1，所以引入的不确定度分量是：u0ff0.29x0.299 合成标准不确定度的计算 表6 输入量的标准不确定度汇总表 hbw标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度b1 318hbw硬度水平b2 164hbw硬度水平试样硬度测量重复性5.372.13硬度计误差2.811.74标准硬度块1.180.57压痕测量分辨力3.171.74检定时平均值0.3840.192urou数据修约0.290.29输入量彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式计算： 318 hbw硬度值水平：（hbw） hbw164 hbw硬度值水平：（hbw） hbw10 扩展不确定度的评定 扩展不确定度u为合成标准不确定度uc与所选择的包含因之k之积，k的选择是以区间有关的理想置信水平为依据的，通常选区2-3。k2时，区间的置信概率p约为95% 扩展不确定度可用如下公式进行计算， k2，urk uc（hb）2 uc（hb） 对于b1试样：uk uc2 6.9613.9 14 对于b2试样：uk uc 23.426.84 711 测量不确定度报告 根据上述的评定，评定报告是：对于b1试样： 318hbw5/750 u12 k对于b2试样：