2007年全國布氏硬度比對報告

全國布氏硬度比對報告

全國布氏硬度比對主導實驗室

二零零七年四月

目錄

1、
引言
2、
比對過程的簡單回顧
3、
比對標準參考值的確定
4、
比對結果
5、
比對存在的問題及今后應注意的問題
6、
布氏硬度計量工作應改進的幾點建議










1、
引言
中國計量科學研究院硬度研究室于2003年參加了布氏硬度國際比對，國際比對采用循環比對方式，比對四個標尺，每個標尺比對三個硬度值：250HBW1/30、350HBW1/30、450HBW1/30、250HBW5/750、350HBW5/750、450HBW5/750、350HBW10/3000、450HBW10/3000共計8個比對硬度塊，HBW10/3000標尺不比對250度硬度。國際比對結果于2006年中期公布。
2004年2月根據國家技監局下達的任務，全國力值、硬度計量技術委員會責成中國計量科學研究院硬度研究室組織全國布氏硬度量值比對工作，時間為兩年，即2005年初至2006年底。
考慮到當時的實際情況，2005年全國布氏硬度量值比對參考國際比對的方式，而比對標尺比國際比對標尺減少一個，即此次比對我們只比對國際比對中的四個標尺中的三個，不比對HBW1/30標尺。
比對工作開始后，組成了比對領導小組和工作組，就比對目的和方式等向參比單位征求意見。
在參比單位的積極配合下，此次比對的數據采集工作已經完成。主導實驗根據各個參比單位的數據，做出本報告。
2、
比對過程的簡單回顧
2．1 由于多年未組織全國布氏硬度量值比對工作，我們對全國布氏硬度工作基準機的現狀不甚了解，首先向各有關單位發出全國布氏硬度比對通知，征詢相關單位是否參加比對，并就比對的方式、比對標尺等一并征詢參比單位建議。根基各單位反饋意見，確定各參比單位如下：

序號	參比單位：	中國計量科學研究院（首次）
1	比對時間:
	聯系人:	劉吉萍、何力、劉蓮秋
	電話:	010-64211631-2308
	傳真:	010-64218628
	郵寄地址:	北京市北三環東路18號 中國計量科學研究院 力學處
	郵政編碼:	100013
	E_mail:	liujp@nim.ac.cn
序號	參比單位：	中國測試技術研究院
2	比對時間:
	聯系人:	段凱、辜慶喻
	電話:	028-84404887、84404105
	傳真:	028-84403018
	郵寄地址:	四川省成都市玉雙路十號
	郵政編碼:	610021
	E_mail:	tk659@126.com
序號	參比單位：	廣東省計量科學研究院
3	比對時間:
	聯系人:	陳明華、何廣霖
	電話:	020-86363239
	傳真:	020-86575425
	郵寄地址:	廣東省廣州市廣園中路松柏東街30號
	郵政編碼:	510405
	E_mail:	zl@scm.com.cn
序號	參比單位：	陜西省計量測試所
4	比對時間:
	聯系人:	商國華、白竹芳
	電話:	029-82214583、82214551
	傳真:	029-82214585
	郵寄地址:	西安市咸寧西路30號
	郵政編碼:	710048
	E_mail:	Sxmi30@hotmail.com
序號	參比單位：	寧夏計量測試所
5	比對時間:
	聯系人:	蘇曉東、李安
	電話:	0951-5050504、5032940
	傳真:	0591-5032891
	郵寄地址:	寧夏銀川市公園街24號
	郵政編碼:	750001
	E_mail:	Nxjl123@163.com
序號	參比單位：	河南省計量測試研究院(由于機器故障沒參加此次比對)
6	比對時間:
	聯系人:	劉全紅
	電話:	0371-5951918
	傳真:	0371-5957332
	郵寄地址:	鄭州市花園路21號 力學室
	郵政編碼:	450008
	E_mail:	Jhz_zhj@sohu.com
序號	參比單位：	中國航空工業一集團北京長城測試技術研究所
7	比對時間:
	聯系人:	石偉、徐明
	電話:	010-62457133
	傳真:	010-62457133
	郵寄地址:	北京1066信箱5分箱
	郵政編碼:	100095
	E_mail:	swlltm@126.com
序號	參比單位：	北京計量檢測科學研究院(由于機器故障沒參加此次比對)
8	比對時間:
	聯系人:	陳踐、張劍嶺、程娜
	電話:	010-64916394、64917395
	傳真:	010-64947751
	郵寄地址:	北京市朝陽區安苑東里一區12號
	郵政編碼:	100029
	E_mail:	[email=bjj@public.bta.net.cn/jly@bjtsb.gov.cn]bjj@public.bta.net.cn/jly@bjtsb.gov.cn[/email]
序號	參比單位：	萊州試驗有限公司
9	比對時間:
	聯系人:	楊鳳鳴、劉洪義
	電話:	0535-2207912、2207957
	傳真:	0535-2213954
	郵寄地址:	山東省萊州市鼓樓街215號
	郵政編碼:
	E_mail:	hygsyfm@163.com
序號	參比單位：	中國計量科學研究院(末次)
10	比對時間:
	聯系人:	劉吉萍、何力、劉蓮秋
	電話:	010-64211631-2308
	傳真:	010-64218628
	郵寄地址:	北京市北三環東路18號 中國計量科學研究院 力學處
	郵政編碼:	100013
	E_mail:	liujp@nim.ac.cn

2．2 參考國際比對和《測量儀器比對規范》（JJF1117-2004），在征詢各參比單位建議基礎上，就比對目的和比對方式，與本專業有關的領導和專家組成了比對領導小組和工作組，起草了《全國布氏硬度量值比對協議》。詳細闡述了比對目的、比對裝置、比對內容、測量程序、比對方式和交接、比對記錄表格和不確定度評定方法等。
2．3 考慮到參比單位較多，我國的標準硬度塊上試驗點不能滿足所有參比單位的試驗在同一個硬度塊上試驗的實際情況，因此選購了面積較大的進口硬度塊。
2．4 由于主導實驗室于2005年初開始基準裝置技術改造工作，與此次比對相關的布氏硬度壓痕測量系統在2005年6月才初步完成，30?9.807N試驗力估計在2006年底才能完成，因此主導實驗室首次比對在2005年6月才能開始進行，HBW1/30標尺不參加此次比對。
3、
比對標準參考值的確定
國際比對與全國比對最大的區別在于，國際比對是以所有參比國家比對的量值及其不確定度加權平均值作為標準參考值，而全國布氏硬度量值是按照量值傳遞系統進行量值傳遞和溯源的，是以國家基準裝置的量值為標準參考值。也就是說，國際比對以加權平均值作為標準參考值，而全國比對是以國家基準值作為標準參考值的。
比對標準器的穩定性直接影響對比對數據的評定。為考核硬度塊的穩定性，主導實驗室在比對數據采集階段開始和結束時分別做了首次比對數據采集和末次比對數據采集。
由于不可能知道比對用硬度塊的硬度值何時發生變化，因此比對標準參考值采用主導實驗的首次和末次數據采集的數據平均值作為標準參考值，末次比對硬度值與首次比對硬度值之差作為一個不確定度分量（按均勻分布）與首次比對的不確定度合成作為標準參考值的不確定度。
4、
比對結果
不確定度1：為各參比單位所報測量結果的不確定度
不確定度2：為各參比單位實際測量結果的不確定度與因比對塊硬度值變化而引起的不確定度的合成,是最后的擴展不確定度，包含因子k=3。
*：末次比對硬度值與首次比對硬度值之差作為一個不確定度分量（按均勻分布）

250HBW2.5/187.5比對
		硬度值	不確定度1	不確定度2
1	參考值	259.3	1.04	4.0	En
2	計量院首	258.4	1.7	4.0	0.16
3	計量院末	260.2	1.8	4.1	0.16
4	付基準	253.5	0.2	3.1	1.14
5	四川工作	253.0	0.2	3.1	1.23
6	陜西	259.3	1.2	3.6	0.00
7	三零四	254.3	1.0	3.5	0.94
8	山東華銀	258.5	1.7	4.0	0.14
9	寧夏	252.5	1.7	4.0	1.19
10	廣東	256.9	1.7	4.0	0.42

250HBW5/750比對
		硬度值	不確定度1	不確定度2
1	參考值	259.4	1.73	5.4	En
2	計量院首	257.9	0.9	5.4	0.20
3	計量院末	260.9	0.9	5.4	0.20
4	付基準	258.1	0.2	5.2	0.17
5	四川工作	258.3	0.2	5.2	0.15
6	陜西	259.32	0.8	5.3	0.01
7	三零四	259.9	0.5	5.3	0.07
8	山東華銀	259.1	0.9	5.4	0.04
9	寧夏	258.0	0.9	5.4	0.18
10	廣東	262.1	0.9	5.4	0.36

350HBW2.5/187.5
		硬度值	不確定度1	不確定度2
1	參考值	337.65	2.02	6.58	En
2	計量院首	335.9	1.7	6.6	0.19
3	計量院末	339.4	1.8	6.6	0.19
4	付基準	330.3	0.2	6.1	0.82
5	四川工作	330.9	0.2	6.1	0.75
6	陜西	338.34	1.8	6.6	0.07
7	三零四	335.2	1.4	6.4	0.27
8	山東華銀	337.1	1.7	6.6	0.06
9	寧夏	332.1	1.7	6.6	0.60
10	廣東	336.9	1.7	6.6	0.08

350HBW5/750
		硬度值	不確定度1	不確定度2
1	參考值	341.15	2.60	7.9	En
2	計量院首	338.9	0.9	7.9	0.20
3	計量院末	343.4	0.9	7.9	0.20
4	付基準	335.6	0.2	7.8	0.50
5	四川工作	335.0	0.2	7.8	0.55
6	陜西	336.5	0.6	7.8	0.42
7	三零四	338.2	0.7	7.9	0.26
8	山東華銀	338.2	1.0	7.9	0.26
9	寧夏	338.0	0.9	7.9	0.28
10	廣東	342.1	0.9	7.9	0.08

350HBW10/3000
		硬度值	不確定度1	不確定度2
1	參考值	342.45	1.67	5.1	En
2	計量院首	341.0	0.5	5.1	0.20
3	計量院末	343.9	0.5	5.1	0.20
4	付基準	338.5	0.2	5.0	0.55
5	四川工作	337.4	0.2	5.0	0.71
6	陜西	342.2	1.0	5.2	0.03
7	三零四	339.6	0.6	5.1	0.40
8	山東華銀	339.7	0.6	5.1	0.38
9	寧夏	340.1	0.5	5.1	0.33
10	廣東	343.4	0.5	5.1	0.13

450HBW2.5/187.5
		硬度值	不確定度1	不確定度2
1	參考值	457.35	0.64	3.18	En
2	計量院首	456.8	1.7	3.2	0.12
3	計量院末	457.9	1.9	3.4	0.12
4	付基準	458.7	0.2	1.9	0.36
5	四川工作	458.5	0.2	1.9	0.31
6	陜西	457.82	1.8	3.3	0.10
7	三零四	460.8	2.0	3.6	0.72
8	山東華銀	457.7	1.8	3.3	0.08
9	寧夏	456.9	1.7	3.2	0.10
10	廣東	456.2	1.7	3.2	0.26

450HBW5/750
		硬度值	不確定度1	不確定度2
1	參考值	469.5	2.42	7.40	En
2	計量院首	467.4	0.9	7.4	0.20
3	計量院末	471.6	0.9	7.4	0.20
4	付基準	466.7	0.2	7.3	0.27
5	四川工作	467.1	0.2	7.3	0.23
6	陜西	465.8	1.9	7.8	0.34
7	三零四	466.5	1.1	7.5	0.29
8	山東華銀	465.8	1.0	7.4	0.35
9	寧夏	465.0	0.9	7.4	0.43
10	廣東	469.7	0.9	7.4	0.02

450HBW10/3000
		硬度值	不確定度1	不確定度2
1	參考值	473.8	1.50	4.57	En
2	計量院首	472.5	0.5	4.6	0.20
3	計量院末	475.1	0.5	4.6	0.20
4	付基準	471.4	0.2	4.5	0.37
5	四川工作	470.9	0.2	4.5	0.45
6	陜西	473.9	0.6	4.6	0.02
7	三零四	470.6	0.8	4.7	0.49
8	山東華銀	471.7	0.7	4.6	0.32
9	寧夏	469.8	0.5	4.6	0.62
10	廣東	474.0	0.5	4.6	0.03

從此次比對結果看，除硬度值為250HBW2.5/187.5的比對有三臺硬度機的EN值大于1外,其他硬度標尺的比對結果均在等效帶內。
250HBW2.5/187.5的比對結果可能是由于硬度塊均勻度不好造成的。建議適當時候重新比對。
在各參比單位的積極配合下，此次比對是成功的。除一個硬度塊均勻度和穩定性發生變化外，其他硬度量值比對均在等效帶內。
5、
此次比對存在的問題及今后比對應注意的問題
此次比對由于時間較緊，及其他工作過于繁忙原因，僅根據以往的經驗，過于相信進口硬度塊的穩定性。而事實上我們此次工作中用的比對塊在比對過程中穩定性不理想，對比對結果的評定造成了較大的影響，以往的國際硬度關鍵比對中也出現過類似問題。這是今后比對工作的應注意的一個問題。
本應多采購幾套硬度度塊，篩選出硬度塊的均勻性好的和進行硬度塊穩定性考核，但由于用于比對資金和比對時間安排方面的原因未能如愿。
由于未能將此次比對的具體安排與參比單位充分討論協商，致使有限單位上報的數據反復推遲，影響了進度和質量，給我們比對數據處理也帶來了相當大的工作量。
在比對征詢意見建議階段，廣東省計量院陳明華研究員建議將循環比對方式應改為星形比對方式。我們當時考慮星形比對方式要求硬度塊有較多的測量點，而同一個硬度塊中的可測量點是有限的，采用星形比對有可能使所有參比單位的比對不能在同一個硬度塊上進行，而不同硬度塊的差異對比對結果有較大影響，所以沒有采納該建議。
通過此次比對，我們認為以后國內硬度比對，必須充分考核比對硬度的穩定性對比對結果的影響，由于硬度量值比對的特殊性，即硬度是不可重復測量的非物理量和硬度塊的穩定性須較長時間考核的特點，適當延長完成時間以考核比對硬度塊的穩定性；或要求所有參比單位提前做好準備工作，務必在一個較短的時間范圍內，所有參比方完成比對數據測試工作，以減少比對硬度塊穩定性對比對結果的影響。
6、
布氏硬度計量工作應改進的幾點建議
（1）在《標準布氏硬度塊檢定規程》中，對布氏硬度工作基準裝置的結構有明確要求，根據我們的了解，工作基準裝置的試驗力值均能達到要求，球壓頭的直徑誤差可以通過定期檢定或適時更換，也可以保證達到要求，而對布氏硬度測量結果不確定度影響最大的是壓痕測量系統的誤差，特別是布氏硬度在測量直徑小于1mm的壓痕時，對壓痕測量系統要求較高，目前很多工作基準機無法達到有關國家標準的要求。建議增加投入盡快開展壓痕測量系統技術改造，以確保量值傳的質量。
（2）建議加強對工作基準機與基準裝置比對的監督管理，與基準裝置的定期比對工作，應是工作基準考核通過的重要依據。
（3）建議適當時候開展HBW1/30標尺的比對和重新開展硬度值為250HBW2.5/187.5的比對工作。
（4）建議各個參比單位針對本單位比對結果，認真總結整改。
（5）針對壓痕測量誤差對硬度值影響較大，寧夏計量測試所蘇曉東所長建議：用于量值傳遞的比對塊和標準硬度塊中，增加一個標準壓痕的測量值，以統一測量方法，便于修整硬度值。我們認為可以考慮立項。
（6）建議一段時間后，檢查各參比單位的整改措施，使比對中發現的問題得到解決，鞏固此次比對成果，真正達到比對的意義。

很好，讓我們對使用的硬度標準有一個較為客觀的了解，對我們實際檢定工作也有指導意義。

可有文中所提到的“全國布氏硬度量值比對協議”，想參考一下。