2007年全国布氏硬度比对报告

全国布氏硬度比对报告

全国布氏硬度比对主导实验室

二零零七年四月

目录

1、
引言
2、
比对过程的简单回顾
3、
比对标准参考值的确定
4、
比对结果
5、
比对存在的问题及今后应注意的问题
6、
布氏硬度计量工作应改进的几点建议










1、
引言
中国计量科学研究院硬度研究室于2003年参加了布氏硬度国际比对，国际比对采用循环比对方式，比对四个标尺，每个标尺比对三个硬度值：250HBW1/30、350HBW1/30、450HBW1/30、250HBW5/750、350HBW5/750、450HBW5/750、350HBW10/3000、450HBW10/3000共计8个比对硬度块，HBW10/3000标尺不比对250度硬度。国际比对结果于2006年中期公布。
2004年2月根据国家技监局下达的任务，全国力值、硬度计量技术委员会责成中国计量科学研究院硬度研究室组织全国布氏硬度量值比对工作，时间为两年，即2005年初至2006年底。
考虑到当时的实际情况，2005年全国布氏硬度量值比对参考国际比对的方式，而比对标尺比国际比对标尺减少一个，即此次比对我们只比对国际比对中的四个标尺中的三个，不比对HBW1/30标尺。
比对工作开始后，组成了比对领导小组和工作组，就比对目的和方式等向参比单位征求意见。
在参比单位的积极配合下，此次比对的数据采集工作已经完成。主导实验根据各个参比单位的数据，做出本报告。
2、
比对过程的简单回顾
2．1 由于多年未组织全国布氏硬度量值比对工作，我们对全国布氏硬度工作基准机的现状不甚了解，首先向各有关单位发出全国布氏硬度比对通知，征询相关单位是否参加比对，并就比对的方式、比对标尺等一并征询参比单位建议。根基各单位反馈意见，确定各参比单位如下：

序号	参比单位：	中国计量科学研究院（首次）
1	比对时间:
	联系人:	刘吉萍、何力、刘莲秋
	电话:	010-64211631-2308
	传真:	010-64218628
	邮寄地址:	北京市北三环东路18号 中国计量科学研究院 力学处
	邮政编码:	100013
	E_mail:	liujp@nim.ac.cn
序号	参比单位：	中国测试技术研究院
2	比对时间:
	联系人:	段凯、辜庆喻
	电话:	028-84404887、84404105
	传真:	028-84403018
	邮寄地址:	四川省成都市玉双路十号
	邮政编码:	610021
	E_mail:	tk659@126.com
序号	参比单位：	广东省计量科学研究院
3	比对时间:
	联系人:	陈明华、何广霖
	电话:	020-86363239
	传真:	020-86575425
	邮寄地址:	广东省广州市广园中路松柏东街30号
	邮政编码:	510405
	E_mail:	zl@scm.com.cn
序号	参比单位：	陕西省计量测试所
4	比对时间:
	联系人:	商国华、白竹芳
	电话:	029-82214583、82214551
	传真:	029-82214585
	邮寄地址:	西安市咸宁西路30号
	邮政编码:	710048
	E_mail:	Sxmi30@hotmail.com
序号	参比单位：	宁夏计量测试所
5	比对时间:
	联系人:	苏晓东、李安
	电话:	0951-5050504、5032940
	传真:	0591-5032891
	邮寄地址:	宁夏银川市公园街24号
	邮政编码:	750001
	E_mail:	Nxjl123@163.com
序号	参比单位：	河南省计量测试研究院(由于机器故障没参加此次比对)
6	比对时间:
	联系人:	刘全红
	电话:	0371-5951918
	传真:	0371-5957332
	邮寄地址:	郑州市花园路21号 力学室
	邮政编码:	450008
	E_mail:	Jhz_zhj@sohu.com
序号	参比单位：	中国航空工业一集团北京长城测试技术研究所
7	比对时间:
	联系人:	石伟、徐明
	电话:	010-62457133
	传真:	010-62457133
	邮寄地址:	北京1066信箱5分箱
	邮政编码:	100095
	E_mail:	swlltm@126.com
序号	参比单位：	北京计量检测科学研究院(由于机器故障没参加此次比对)
8	比对时间:
	联系人:	陈践、张剑岭、程娜
	电话:	010-64916394、64917395
	传真:	010-64947751
	邮寄地址:	北京市朝阳区安苑东里一区12号
	邮政编码:	100029
	E_mail:	[email=bjj@public.bta.net.cn/jly@bjtsb.gov.cn]bjj@public.bta.net.cn/jly@bjtsb.gov.cn[/email]
序号	参比单位：	莱州试验有限公司
9	比对时间:
	联系人:	杨凤鸣、刘洪义
	电话:	0535-2207912、2207957
	传真:	0535-2213954
	邮寄地址:	山东省莱州市鼓楼街215号
	邮政编码:
	E_mail:	hygsyfm@163.com
序号	参比单位：	中国计量科学研究院(末次)
10	比对时间:
	联系人:	刘吉萍、何力、刘莲秋
	电话:	010-64211631-2308
	传真:	010-64218628
	邮寄地址:	北京市北三环东路18号 中国计量科学研究院 力学处
	邮政编码:	100013
	E_mail:	liujp@nim.ac.cn

2．2 参考国际比对和《测量仪器比对规范》（JJF1117-2004），在征询各参比单位建议基础上，就比对目的和比对方式，与本专业有关的领导和专家组成了比对领导小组和工作组，起草了《全国布氏硬度量值比对协议》。详细阐述了比对目的、比对装置、比对内容、测量程序、比对方式和交接、比对记录表格和不确定度评定方法等。
2．3 考虑到参比单位较多，我国的标准硬度块上试验点不能满足所有参比单位的试验在同一个硬度块上试验的实际情况，因此选购了面积较大的进口硬度块。
2．4 由于主导实验室于2005年初开始基准装置技术改造工作，与此次比对相关的布氏硬度压痕测量系统在2005年6月才初步完成，30?9.807N试验力估计在2006年底才能完成，因此主导实验室首次比对在2005年6月才能开始进行，HBW1/30标尺不参加此次比对。
3、
比对标准参考值的确定
国际比对与全国比对最大的区别在于，国际比对是以所有参比国家比对的量值及其不确定度加权平均值作为标准参考值，而全国布氏硬度量值是按照量值传递系统进行量值传递和溯源的，是以国家基准装置的量值为标准参考值。也就是说，国际比对以加权平均值作为标准参考值，而全国比对是以国家基准值作为标准参考值的。
比对标准器的稳定性直接影响对比对数据的评定。为考核硬度块的稳定性，主导实验室在比对数据采集阶段开始和结束时分别做了首次比对数据采集和末次比对数据采集。
由于不可能知道比对用硬度块的硬度值何时发生变化，因此比对标准参考值采用主导实验的首次和末次数据采集的数据平均值作为标准参考值，末次比对硬度值与首次比对硬度值之差作为一个不确定度分量（按均匀分布）与首次比对的不确定度合成作为标准参考值的不确定度。
4、
比对结果
不确定度1：为各参比单位所报测量结果的不确定度
不确定度2：为各参比单位实际测量结果的不确定度与因比对块硬度值变化而引起的不确定度的合成,是最后的扩展不确定度，包含因子k=3。
*：末次比对硬度值与首次比对硬度值之差作为一个不确定度分量（按均匀分布）

250HBW2.5/187.5比对
		硬度值	不确定度1	不确定度2
1	参考值	259.3	1.04	4.0	En
2	计量院首	258.4	1.7	4.0	0.16
3	计量院末	260.2	1.8	4.1	0.16
4	付基准	253.5	0.2	3.1	1.14
5	四川工作	253.0	0.2	3.1	1.23
6	陕西	259.3	1.2	3.6	0.00
7	三零四	254.3	1.0	3.5	0.94
8	山东华银	258.5	1.7	4.0	0.14
9	宁夏	252.5	1.7	4.0	1.19
10	广东	256.9	1.7	4.0	0.42

250HBW5/750比对
		硬度值	不确定度1	不确定度2
1	参考值	259.4	1.73	5.4	En
2	计量院首	257.9	0.9	5.4	0.20
3	计量院末	260.9	0.9	5.4	0.20
4	付基准	258.1	0.2	5.2	0.17
5	四川工作	258.3	0.2	5.2	0.15
6	陕西	259.32	0.8	5.3	0.01
7	三零四	259.9	0.5	5.3	0.07
8	山东华银	259.1	0.9	5.4	0.04
9	宁夏	258.0	0.9	5.4	0.18
10	广东	262.1	0.9	5.4	0.36

350HBW2.5/187.5
		硬度值	不确定度1	不确定度2
1	参考值	337.65	2.02	6.58	En
2	计量院首	335.9	1.7	6.6	0.19
3	计量院末	339.4	1.8	6.6	0.19
4	付基准	330.3	0.2	6.1	0.82
5	四川工作	330.9	0.2	6.1	0.75
6	陕西	338.34	1.8	6.6	0.07
7	三零四	335.2	1.4	6.4	0.27
8	山东华银	337.1	1.7	6.6	0.06
9	宁夏	332.1	1.7	6.6	0.60
10	广东	336.9	1.7	6.6	0.08

350HBW5/750
		硬度值	不确定度1	不确定度2
1	参考值	341.15	2.60	7.9	En
2	计量院首	338.9	0.9	7.9	0.20
3	计量院末	343.4	0.9	7.9	0.20
4	付基准	335.6	0.2	7.8	0.50
5	四川工作	335.0	0.2	7.8	0.55
6	陕西	336.5	0.6	7.8	0.42
7	三零四	338.2	0.7	7.9	0.26
8	山东华银	338.2	1.0	7.9	0.26
9	宁夏	338.0	0.9	7.9	0.28
10	广东	342.1	0.9	7.9	0.08

350HBW10/3000
		硬度值	不确定度1	不确定度2
1	参考值	342.45	1.67	5.1	En
2	计量院首	341.0	0.5	5.1	0.20
3	计量院末	343.9	0.5	5.1	0.20
4	付基准	338.5	0.2	5.0	0.55
5	四川工作	337.4	0.2	5.0	0.71
6	陕西	342.2	1.0	5.2	0.03
7	三零四	339.6	0.6	5.1	0.40
8	山东华银	339.7	0.6	5.1	0.38
9	宁夏	340.1	0.5	5.1	0.33
10	广东	343.4	0.5	5.1	0.13

450HBW2.5/187.5
		硬度值	不确定度1	不确定度2
1	参考值	457.35	0.64	3.18	En
2	计量院首	456.8	1.7	3.2	0.12
3	计量院末	457.9	1.9	3.4	0.12
4	付基准	458.7	0.2	1.9	0.36
5	四川工作	458.5	0.2	1.9	0.31
6	陕西	457.82	1.8	3.3	0.10
7	三零四	460.8	2.0	3.6	0.72
8	山东华银	457.7	1.8	3.3	0.08
9	宁夏	456.9	1.7	3.2	0.10
10	广东	456.2	1.7	3.2	0.26

450HBW5/750
		硬度值	不确定度1	不确定度2
1	参考值	469.5	2.42	7.40	En
2	计量院首	467.4	0.9	7.4	0.20
3	计量院末	471.6	0.9	7.4	0.20
4	付基准	466.7	0.2	7.3	0.27
5	四川工作	467.1	0.2	7.3	0.23
6	陕西	465.8	1.9	7.8	0.34
7	三零四	466.5	1.1	7.5	0.29
8	山东华银	465.8	1.0	7.4	0.35
9	宁夏	465.0	0.9	7.4	0.43
10	广东	469.7	0.9	7.4	0.02

450HBW10/3000
		硬度值	不确定度1	不确定度2
1	参考值	473.8	1.50	4.57	En
2	计量院首	472.5	0.5	4.6	0.20
3	计量院末	475.1	0.5	4.6	0.20
4	付基准	471.4	0.2	4.5	0.37
5	四川工作	470.9	0.2	4.5	0.45
6	陕西	473.9	0.6	4.6	0.02
7	三零四	470.6	0.8	4.7	0.49
8	山东华银	471.7	0.7	4.6	0.32
9	宁夏	469.8	0.5	4.6	0.62
10	广东	474.0	0.5	4.6	0.03

从此次比对结果看，除硬度值为250HBW2.5/187.5的比对有三台硬度机的EN值大于1外,其他硬度标尺的比对结果均在等效带内。
250HBW2.5/187.5的比对结果可能是由于硬度块均匀度不好造成的。建议适当时候重新比对。
在各参比单位的积极配合下，此次比对是成功的。除一个硬度块均匀度和稳定性发生变化外，其他硬度量值比对均在等效带内。
5、
此次比对存在的问题及今后比对应注意的问题
此次比对由于时间较紧，及其他工作过于繁忙原因，仅根据以往的经验，过于相信进口硬度块的稳定性。而事实上我们此次工作中用的比对块在比对过程中稳定性不理想，对比对结果的评定造成了较大的影响，以往的国际硬度关键比对中也出现过类似问题。这是今后比对工作的应注意的一个问题。
本应多采购几套硬度度块，筛选出硬度块的均匀性好的和进行硬度块稳定性考核，但由于用于比对资金和比对时间安排方面的原因未能如愿。
由于未能将此次比对的具体安排与参比单位充分讨论协商，致使有限单位上报的数据反复推迟，影响了进度和质量，给我们比对数据处理也带来了相当大的工作量。
在比对征询意见建议阶段，广东省计量院陈明华研究员建议将循环比对方式应改为星形比对方式。我们当时考虑星形比对方式要求硬度块有较多的测量点，而同一个硬度块中的可测量点是有限的，采用星形比对有可能使所有参比单位的比对不能在同一个硬度块上进行，而不同硬度块的差异对比对结果有较大影响，所以没有采纳该建议。
通过此次比对，我们认为以后国内硬度比对，必须充分考核比对硬度的稳定性对比对结果的影响，由于硬度量值比对的特殊性，即硬度是不可重复测量的非物理量和硬度块的稳定性须较长时间考核的特点，适当延长完成时间以考核比对硬度块的稳定性；或要求所有参比单位提前做好准备工作，务必在一个较短的时间范围内，所有参比方完成比对数据测试工作，以减少比对硬度块稳定性对比对结果的影响。
6、
布氏硬度计量工作应改进的几点建议
（1）在《标准布氏硬度块检定规程》中，对布氏硬度工作基准装置的结构有明确要求，根据我们的了解，工作基准装置的试验力值均能达到要求，球压头的直径误差可以通过定期检定或适时更换，也可以保证达到要求，而对布氏硬度测量结果不确定度影响最大的是压痕测量系统的误差，特别是布氏硬度在测量直径小于1mm的压痕时，对压痕测量系统要求较高，目前很多工作基准机无法达到有关国家标准的要求。建议增加投入尽快开展压痕测量系统技术改造，以确保量值传的质量。
（2）建议加强对工作基准机与基准装置比对的监督管理，与基准装置的定期比对工作，应是工作基准考核通过的重要依据。
（3）建议适当时候开展HBW1/30标尺的比对和重新开展硬度值为250HBW2.5/187.5的比对工作。
（4）建议各个参比单位针对本单位比对结果，认真总结整改。
（5）针对压痕测量误差对硬度值影响较大，宁夏计量测试所苏晓东所长建议：用于量值传递的比对块和标准硬度块中，增加一个标准压痕的测量值，以统一测量方法，便于修整硬度值。我们认为可以考虑立项。
（6）建议一段时间后，检查各参比单位的整改措施，使比对中发现的问题得到解决，巩固此次比对成果，真正达到比对的意义。

很好，让我们对使用的硬度标准有一个较为客观的了解，对我们实际检定工作也有指导意义。

可有文中所提到的“全国布氏硬度量值比对协议”，想参考一下。