巴氏(Barcol)硬度計

1、巴氏(Barcol)硬度計1. 原理 巴氏硬度計（巴柯爾硬度計）是一種壓痕式硬度計，它以特定壓頭在標準彈簧的壓力作用下壓入試樣表面，以壓痕的深淺表征試樣硬度的高低。巴氏硬度計有100個分度，每個分度單位代表壓入0.0076mm的深度。壓入越深，讀數(shù)越高，材料越硬。 巴氏硬度公式為：hba=100-l/0.0076式中:hba巴氏硬度符號； l 壓痕深度（mm）； 0.0076單位硬度值代表的壓痕深度（mm）。2. 特點* 簡單輕便。儀器小巧輕便，可單手操作，在任何場合，只要伸手可及，均可測試。 * 測量范圍寬。典型產(chǎn)品9341型既可測試很軟的純鋁，又可測試很硬的超硬合金，有效測量范圍相當(dāng)于布氏

2、硬度25135hbw。* 應(yīng)用面廣。巴氏硬度計有多種型號，可分別測試鋁及鋁合金、鋅、鉛、錫、玻璃鋼、塑料、橡膠、皮革、木材等。* 無需支撐。只接觸試樣一側(cè)即可測試，無需移動或支撐試樣，適于測試超大、超厚工件或組裝件。* 換算方便?？煞奖愕赝ㄟ^查表將測量值換算成布氏、維氏、洛氏、韋氏等硬度值。 3. 應(yīng)用 * 巴氏硬度計主要用于測試鋁及鋁合金。測試鋁型材、板材、管材、棒材及鋁合金鑄件、鍛件、機械加工零件，測試超厚鋁合金材料及組裝后的鋁合金制品（例如鋁合金門窗、幕墻、消防梯等）。相關(guān)標準：astm b648巴柯爾硬度計測量鋁合金硬度的試驗方法。 * 巴氏硬度計的另一主要應(yīng)用是用于測試玻璃鋼（玻璃纖

3、維增強塑料）和硬塑料。大部分玻璃鋼制品的產(chǎn)品標準中都要求測試巴氏硬度。相關(guān)標準：gb/t38542005增強塑料巴柯爾硬度試驗方法、astm d258307巴氏硬度計測量硬塑料壓痕硬度的試驗方法。 * 巴氏硬度計的改進型9351、9361可用于測試很軟的金屬、軟塑料、皮革、橡膠、木材等。 金屬布氏硬度測量結(jié)果不確定度的評定1  被測對象滿足gb/t 231.12002金屬布氏硬度國家標準要求的金屬材料硬度試樣使用hb3000型布氏硬度計，檢定證書給出urel=0.68%  k=22  引用文獻jjf 10591999   測量不確定度評定與表示

4、jjg 1471991   標準布氏硬度塊檢定規(guī)程gb/t 231.12002  金屬布氏硬度試驗 第一部分：試驗方法3  環(huán)境條件硬度計在下列條件下檢定并正常工作：1）  室溫1035；2）  環(huán)境清潔，無震動；周圍無腐蝕性氣體；3）  安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，并調(diào)至水平。4  測量基準   采用二等標準硬度塊。根據(jù)jjg 20051987和jjg 1471991判斷，本文中的硬度范圍內(nèi)標準硬度塊的示值誤差應(yīng)為：±1.5%5  測量過程根據(jù)gb/t 231.12002，在20&

5、#177;2環(huán)境條件下，借助檢定合格的hb3000型布氏硬度計和（53×15）mm讀數(shù)顯微鏡，加載條件為選用壓頭直徑為d=5mm的硬質(zhì)合金球，試驗力為7355n（0.102×f/d2=30）,保荷時間為15秒，對兩種硬度值水平的硬度試樣，各測20個點，各得到一個測量列，結(jié)果見下表1。表1    不同檢測人員連續(xù)測量五次所得結(jié)果hbw值檢測人員第一人第二人測定次數(shù)1234512345高b1樣hbw5/750（hb值）325325317321315311323319311321低b2樣hbw5/750（hb值）1611651651641671651

6、61163164164檢測人員第三人第四人測定次數(shù)1234512345高b1樣hbw5/750（hb值）313311311315325321323321311313低b3樣hbw5/750（hb值）1661671651611631641631611641676  評定結(jié)果的使用   在室溫條件下測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。7  數(shù)學(xué)模型                 

7、  （1）8  標準不確定度分量的評定8.1不同檢測人員重復(fù)測量hb值所引起的相對標準不確定度分量      本評定在此崗位操作的四位檢測人員，按gb/t 231.12002標準規(guī)定的方法，硬質(zhì)合金的直徑為5mm，試驗力為7355n（0.102×f/d2=30）,保荷時間為1015秒，分別對滿足標準的（b1 b2）兩類試樣進行重復(fù)測定五次，結(jié)果見表1：    計算公式如下：布氏硬度總平均值：    = 每一組測量標準差：   s   &

8、#160;     測量過程穩(wěn)定，對樣本標準偏差進行合并：     測試結(jié)果是觀測列hbi中的任一次值，所以該標準不確定度分量為：，sp表2  統(tǒng)計計算結(jié)果統(tǒng)計結(jié)果b1b2總平均值318164試驗標準差sp5.382.13人員重復(fù)性試驗 5.382.138.2硬度試驗機所引入的不確定度分量ue根據(jù)jjg 1502005 其示值最大允許誤差和示值重復(fù)性符合表3。表3  硬度計示值最大允許誤差和示值重復(fù)性（jjg 1502005）硬度范圍（hbw）示值最大允許誤差示值重復(fù)性125±33.5125hb

9、w225±2.53225±22.5示值重復(fù)性最大允許差可以看作為重復(fù)性限。采用b類方法進行評定所以對于b1試樣：硬度值水平示值重復(fù)性2.5% ue= 所以對于b2試樣：硬度值水平示值重復(fù)性3% ue= 8.3布氏硬度標準塊引入的不確定度分量ucrm在檢定硬度試驗機時，布氏硬度標準塊所引起的標準不確定度分量也會傳遞到測試結(jié)果中，國家計量部門給出了所使用標準塊的擴展不確定度：337hbw5/750   urel=0.7% ； 199 hbw5/750  urel=0.7%   k=2所引入的不確定度分量ucrm（hb） 0.35

10、%所以對于b1試樣：ucrm=337x0.35%=1.18所以對于b2試樣：ucrm=164x0.35%=0.578.4壓痕測量分辨力引起的標準不確定度分項  式中：           靈敏系數(shù)；               分辨力。由         &#

11、160;             式中:           hb 硬度值；           d 壓頭鋼球直徑 ，mm；           d   壓痕直徑 ，mm。已知壓痕

12、測量裝置能分辨壓痕直徑的 0.5%對于b1試樣：d = 5 mm；  d = 1.708 mm； ms = 0.0085mm；   = 372.36  ums=3.17對于b2試樣：d = 5 mm    d = 2.345 mm； ms =0.0117mm；   = 148.96  ums=1.748.5用標準硬度塊進行檢定時平均值的標準不確定度分項  的評定表4.   布氏硬度實測值      

13、0;           hbw硬度值水平12345平均值337 hbw339339339341341339.8202 hb4用標準硬度塊進行檢定時平均值的標準不確定度按下式計算：                   標準偏差及  的計算結(jié)果見表5表5  標準

14、偏差及  的計算結(jié)果硬度值水平337 hbw202 hbw標準偏差   hbw0.8580.429 hbw0.3840.1928.6 測量結(jié)果進行數(shù)值修約所導(dǎo)致的不確定度分量uoff    由gb/t231.12002標準，當(dāng)布氏硬度測量結(jié)果大于等于100時，修約間隔x1，所以引入的不確定度分量是：u0ff0.29x0.299  合成標準不確定度的計算              

15、;       表6  輸入量的標準不確定度匯總表               hbw標準不確定度分量不確定度來源標準不確定度b1 318hbw硬度水平b2  164hbw硬度水平試樣硬度測量重復(fù)性5.372.13硬度計誤差2.811.74標準硬度塊1.180.57壓痕測量分辨力3.171.74檢定時平均值0.3840.192urou數(shù)據(jù)修約0.290.29輸入量彼此獨立不相關(guān)

16、，所以合成標準不確定度可按下式計算：                  318 hbw硬度值水平：（hbw）  hbw164 hbw硬度值水平：（hbw）  hbw10  擴展不確定度的評定    擴展不確定度u為合成標準不確定度uc與所選擇的包含因之k之積，k的選擇是以區(qū)間有關(guān)的理想置信水平為依據(jù)的，通常選區(qū)2-3。k2時，區(qū)間的置信概率p約為95%    擴展不確定度可用如下公式進行計算， k2，urk uc（hb）2 uc（hb）  對于b1試樣：uk uc2 ×6.9613.9 14 對于b2試樣：uk uc 2×3.426.84 711  測量不確定度報告    根據(jù)上述的評定，評定報告是：對于b1試樣： 318hbw5/750   u1