《标准努氏硬度块校准规范》征求意见稿

酱里个酱

1        任务来源
根据国家质量监督检验检疫总局质检办量函[2017]25号文件中关于2018年国家计量技术法规文件制定/修订的计划，在归口单位全国力值硬度重力计量技术委员会领导下，由中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所、上海市计量测试技术研究院等单位组成的标准努氏硬度块校准规范编写小组对该校准规范进行了制定。
2        制修订依据与过程
本规范的编写格式依据JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》，计量术语符合JJF 1001-1998《通用计量术语及定义》，测量不确定度评定与表示符合JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求。
努氏硬度试验的原理是将顶部两棱之间的α角为172.5º和β角为130º的棱锥体金刚石压头规定的试验力压入试样表面，经一定的保持时间后卸除试验力，以压痕单位投影面积上的试验力表示试样的努氏硬度。实际操作中，通过测量压痕长对角线长度计算压痕投影面积，进而计算得到努氏硬度值。
努氏硬度试验是金属材料机械性能评价的重要手段，其在航空、航天、兵器、船舶等国防系统各领域及汽车制造、医疗卫生等民用单位的应用非常广泛，贯穿于产品设计、生产、制造及检验环节的始终，所以其量值传递的质量尤为重要。
标准努氏硬度块是将努氏硬度量值从基准传递到工作硬度计上的传递标准，用于金属努氏硬度计的检定和校准，在努氏硬度量值传递体系中起着重要作用。
目前国内开展标准努氏硬度块计量工作时遵循的现行标准有效版本为JJG1048-2009《标准努氏硬度块检定规程》。由于已使用了近十年，其中很多条款及规范要求都与目前《国家计量检定规程编写规则》、《国家计量校准规范编写规则》和实际应用的要求相差甚远，对当前计量检定校准工作的实施具有制约和局限性，本次在其基础上，制定了新的校准规范，以适应不断发展变化的硬度计量现状。
规范制订过程中，首先相关单位的有关人员成立了起草工作组，并在调研阶段，广泛收集了国内外有关努氏硬度试验方面的相关标准，了解了目前国内外标准努氏硬度块的应用现状。之后，起草小组在对规范的制订内容及试验验证方案进行了广泛讨论并取得了一致意见后，开始了规范的起草工作。在此期间，起草组还进行了大量试验工作。
3        主要制订内容说明
3.1        关于适用范围
本规范适用于试验力范围为9.807mN～19.614N，且压痕长对角线≥0.020mm的标准努氏硬度块的校准，将试验力下限从0.09807N扩展到了9.807mN，与ISO 4545的最新标准相一致。。
3.2        关于引用文件
引用文件是构成本规范不可缺少的部分。这一章引用的文件中，引用的检定规程和国家标准详列如下：
JJF 1011 力值与硬度计量术语及定义
JJG144 标准测力仪检定规程
GB/T 18449.1 金属材料 努氏硬度试验 第1部分：试验方法
GB/T 18849.2 金属材料 努氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准
GB/T 18449.3 金属材料 努氏硬度试验 第3部分：标准硬度块的标定
并提示凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规程。
3.3        关于概述
努氏硬度试验的原理是将顶部两棱之间的α角为172.5º和β角为130º的棱锥体金刚石压头规定的试验力压入试样表面，经一定的保持时间后卸除试验力，以压痕单位投影面积上的试验力表示试样的努氏硬度。实际操作中，通过测量压痕长对角线长度计算压痕投影面积，并给出了努氏硬度值的计算公式。最后，给出了压头几何形状和试验原理示意图。
3.4        关于计量特性
3.4.1 基本性能
本规范给出了硬度块的基本性能要求，包括几何参数、表面粗糙度、不得有磁性、锈蚀等缺陷要求，还给出了自然时效和不允许重新磨平再校准的使用要求。
在标准块的几何参数要求中，采用了边长或直径≥25mm的描述，使得描述更加准确；修改了原工作面与支承面的平行度不大于0.005mm/mm为≤0.010mm/mm，与ISO标准相一致。
3.4.2标准块的硬度范围及均匀度
将标准块的硬度范围下限从HK0.01修改为HK0.001，与ISO标准相一致。
3.5        关于校准条件
校准条件包括环境条件和校准过程中所需计量标准器具等内容。标准块的硬度值、均匀度和稳定性用标准努氏硬度机进行校准，器技术要求详见附录A。
3.6        关于校准项目和校准方法
3.6.1        校准前检查
本规范要求通过实际操作、观察和检验合格报告的方式进行标准块基本性能的检查，符合要求后，再进行其他项目的校准。并要求校准前，应在试验环境中放置硬度块2h，全部校准工作应在4h内完成。
3.6.2        硬度值及均匀度的校准
本规范要求校准时应首先确定标准机的系统误差，并进行修正。对于压痕数量多于5个时，建议在均匀分布的五个区域共计压出10、15或25个压痕。
3.7        关于校准结果表达
本规范给出了标准块的标记要求，包括：硬度值；供应商或制造商的名称或标志；编号；试块的厚度或测试表面的识别标记和校准年份等要求，与ISO标准相一致。
3.8        关于复校时间间隔
本规范给出了复校时间间隔一般不超过一年的建议，主要是出于对国内硬度块的稳定性质量和与其它硬度块的标准一致性的考虑。
3.9        关于附录
3.9.1        附录A
附录A给出了标准努氏硬度机的技术要求，主要修改了施加试验力时间（5~7）s为（7±1）s，修改了试验力保持时间15s为（14±1）s，取消了压头棱锥体表面粗糙度Rz应小于0.1μm的要求，与ISO标准相一致。
3.9.2        附录B
附录B给出了努氏硬度块的《校准记录》式样，供出具校准记录时参考。
3.9.3        附录C
附录C给出了努氏硬度块《校准证书内页》格式，供出具校准证书时参考。
3.9.4        附录D
附录D给出了努氏硬度块校准硬度值不确定度评定方法及实例，供进行不确定度评定时参考。
4        参考资料
本规范在制定过程中参阅了以下资料：
（1）        JJG 1048-2009《标准努氏硬度块检定规程》
（2）        JJG 1047-2009《金属努氏硬度计检定规程》
（3）        GB/T 18449.1-2009《金属材料 努氏硬度试验 第1部分：试验方法》
（4）        GB/T 18449.2-2012《金属材料 努氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准》
（5）        GB/T 18449.3-2012《金属材料 努氏硬度试验 第3部分：标准硬度块的标定》
（6）        ISO 4545-1：2017 Metallic materials – Knoop hardness test – Part 1: Test method
（7）        ISO 4545-2：2017 Metallic materials  - Knoop hardness test – Part 2: Verification and calibration of testing machines
（8）        ISO 4545-3：2017 Metallic materials – Knoop hardness test – Part 3: Calibration of reference blocks