JJG147-2005《標準布氏硬度塊檢定規(guī)程》（以下簡稱“就規(guī)程”）頒布實施以來，與之相應(yīng)的布氏硬度國家標準GB231和國際標準ISO6506先后分別頒布了新的版本，其中有的技術(shù)要求作了較大修改，舊規(guī)程已不能適應(yīng)國家標準和國際標準要求，亟需修訂。經(jīng)過多方努力，由中國計量科學研究院、浙江省計量科學研究院、萊州華銀試驗儀器有限公司、上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院負責起草的JJG147-2017《標準金屬布氏硬度塊檢定規(guī)程》（以下簡稱“新規(guī)程”）于2017年2月28日由國家質(zhì)檢總局發(fā)布，并自2017年8月28日開始實施。新規(guī)程中的技術(shù)指標和要求與現(xiàn)行的國家標準和國際標準完全一致。
一、修訂的主要內(nèi)容
1、 明確了布氏量值定義計算公式。
2、 增加了標準壓痕的定義，有效位數(shù)要求和表示方法。3、 修改了均勻度定義和均勻度要求。
4、 修改了標準硬度塊硬度范圍。
5、 增加了低硬度范圍量值傳遞的要求。
6、 增加了小負荷布氏硬度標尺的量值傳遞的要求。
7、 根據(jù)檢定實際情況，將硬度塊外觀檢查等修改為生產(chǎn)廠商的出廠檢查。
8、 對壓痕測量裝置要求和檢定方法的表述做了修改。增加了允許可以由具有相關(guān)資質(zhì)的計量部門檢定或校準的條款。
9、 增加了對試驗力、壓痕測量裝置和球壓頭可以由具有相關(guān)資質(zhì)的計量部門檢定或校準的條款。
10、 增加了試驗力施加時間、試驗力施加速、試驗循環(huán)時間的定及和檢測方法和檢定周期。
11、 為強調(diào)均勻度定義的修改，在證書頁內(nèi)格式中增加了特別提示
二、規(guī)程重點解讀
1．明確布氏硬度計算公式和測量量
以往的布氏硬度值的定義是試驗力除以壓痕表面積。在理論上不同的測量方法都可以得到壓痕表面積。但是由于壓痕不是一個規(guī)則的球缺形狀，且壓痕邊緣表面會有不同程度的凸起，測量壓痕直徑或測量深度，計算得出的壓痕面積都不是壓痕真實的面積，兩種測量方法計算結(jié)果差異較大，這也就是布氏硬度測深法與測量直徑數(shù)據(jù)不一致的主要原因，本次規(guī)程修訂將計算式明確為布氏硬度值的計算公式：
式中：D——球壓頭直徑，mm；
F——試驗力，N；
d——壓痕直徑，mm。
在此不是討論布氏量值定義的修改，只是強調(diào)了布氏硬度量值的計算公式。從已公布的布氏硬度量值國際比對報告看，大多國家依然采用光學顯微鏡測量壓痕直徑，個別國家采用CCD方法，但測量的結(jié)果與國際平均值相差較大。
布氏硬度量值計算中，測量壓痕直徑比較其他方法，如測量壓痕深度等方法，雖然有測量效率不高且不利于自動化測量的缺點，但鑒于量值的統(tǒng)一要求，規(guī)程中更明確要求采用測量壓痕直徑，按式（1）計算布氏硬度量值是必要的。
雖然不斷有新的測量方法的提出和新的測量技術(shù)的使用，美國、日本、意大利和英國科學家也共同提出了布氏壓痕邊界定義的概念，但均尚未形成國際共識，目前還處于試驗探索階段。
2.增加了標準壓痕的定義和技術(shù)要求
（1）必要性
根據(jù)布氏硬度試驗方法和檢定規(guī)程中關(guān)于硬度基準裝置技術(shù)條件中的規(guī)定，布氏硬度試驗有效性的要求為壓痕直徑d與球壓頭直徑D的關(guān)系為。由定義計算公式1得：
由式2、式3和式4可以看出，壓痕測量的誤差對硬度值的影響最大，是主要誤差來源。
（2）實用性
壓痕測量裝置中的物鏡數(shù)值孔徑、放大倍率和不同的照明方法等，對壓痕在測量裝置中的成像都會有影響，從而影響壓痕測量結(jié)果。采用標準壓痕校準壓痕測量裝置，相比較其他方法，更能直接溯源到基準裝置，更符合壓痕測量實際工作。在用標準塊檢定硬度計工作中，首先要用標準壓痕修正壓痕測量裝置，確保壓痕測量裝置精度要求，既方便又實用。這就是規(guī)程增加標準壓痕的意義所在。
標準壓痕的采用是布氏硬度檢定規(guī)程歷史上的第一次，與現(xiàn)行的國際標準和國家標準一致。
3.修改了標準塊均勻度的定義和技術(shù)要求
新規(guī)程中，標準塊均勻度是指在檢定條件不變的情況下，用布氏硬度基準裝置（包括副基準裝置）或工作基準機在標準塊工作面上均勻分布地壓出5個壓痕，每個壓痕測量兩個相互垂直方向的直徑，取其平均值，將測得的每個壓痕直徑、、、和，按從小到大遞增的次序排列。
5個壓痕直徑的算術(shù)平均值按（5）計算
標準塊均勻度 ：5個壓痕中最大直經(jīng)與最小直徑之差，除以5個壓痕直徑平均值，用百分數(shù)表示。按式（6）計算：
（6）
由于壓痕測量誤差是硬度值的主要來源，壓痕的測量相對誤差隨著壓痕大小而不同，即大的壓痕測量相對誤差較小；反之，小的壓痕測量相對誤差較大。均勻度要求依據(jù)壓痕大小和硬度值得不同而不同，這樣避免了以前用規(guī)程中，小壓痕與大壓痕均勻度要求相同的弊端，如：HBW10/3000與HBW1/30以前規(guī)程中均勻度要求相同，但由于壓痕直徑相差較大，壓痕的測量誤差也相差較大，相應(yīng)的布氏硬度值及均勻度誤差也較大。
采用硬度塊中壓痕直徑的差異性表示硬度塊的均勻度，在規(guī)程中是第一次。均勻度定義和要求的修改，是本次規(guī)程修改的主要技術(shù)指標之一，與舊規(guī)程中均勻度的定義不同，與現(xiàn)行的國際標準和國家標準一致。
新規(guī)程中其他修改相對簡單，本文不再解讀。
三、新規(guī)程檢定可行性分析
檢定系統(tǒng)要求示值不確定度與示值最大允許誤差之比應(yīng)小于等于1/3，即
才能確定檢定可行。
標準布氏硬度塊是由布氏基準裝置和工作基準機檢定的，由于基準裝置不確定度評定中，已充分考慮了壓痕直徑測量引起的不確定分量，因此，標準塊中任意一點硬度值的不確定度就是基準裝置的不確定度Urel；標準塊均勻度是用以判斷硬度塊是否合格的依據(jù)，將其折合成硬度值，也就可以認為是標準塊的示值最大允許誤差MPEV。
以下分別討論基準和工作基準機檢定標準塊情況：
1.布氏基準裝置不確定度一覽表（見表1）
表1 布氏硬度基準裝置不確定度
基準裝置 | 布氏硬度值范圍（HBW） | 不確定度Urel:(k=2) |
布氏硬度基準裝置 (試驗力: F31839N) | 8～650 | 0.4% |
小負荷布氏硬度基準裝置 試驗力:1839N>F398.07N) | 8～650 | 0.8% |
2. 工作基準布氏硬度機不確定度一覽表（見表2）
表2 工作基準布氏硬度機不確定度
基準裝置 | 布氏硬度值范圍（HBW） | 不確定度Urel:(k=2) |
工作基準布氏硬度機 (試驗力: F31839N) | 8～650 | 0.5% |
小負荷工作基準布氏硬度機(試驗力:1839N>F398.07N) | 8～650 | 1.0% |
3.新規(guī)程中標準塊均勻度要求一覽表（見表3）
表3 標準布氏塊均勻度的最大允許值
壓痕直徑/mm | 均勻度的最大允許值/（%） |
<0.5 | 2.0 |
1.5 | |
>1 | 1.0 |
注：硬度值低于225HBW時，標準塊硬度均勻度的最大允許值可以是2.0% | |
4.新規(guī)程中標準塊標尺和硬度范圍要求一覽表（見表4 ）
表4 標準布氏硬度塊硬度范圍要求
力/N-壓痕直徑/mm比率 0.102′F/D2 | 硬度標尺 | 硬度范圍（HBW） |
30D2 | 10/3000 5/750 2.5/187.5 1/30 | >160-250 3250-450 >450-650 |
10D2 | 10/1000 5/250 2.5/62.5 1/10 | >60-100 3100-160 >160-218 |
5D2 | 10/500 5/125 2.5/31.25 1/5 | 330-60 >60-109 |
2.5 D2 | 10/250 5/62.5 2.5/15.625 1/2.5 | 315-30 >30-54 |
5. 檢定可行性評估
（1）用基準（副基準）裝置(試驗力: F31839N)標定標準硬度塊
由表1得布氏硬度基準裝置：
（k=2）
基準裝置(試驗力: F31839N)標定的標準塊均勻度要求如表5所示
表5 基準裝置(試驗力: F31839N)標定的標準塊均勻度要求
壓痕直徑/mm | 均勻度/% |
<0.5 | 2.0 |
| 1.5 |
>1 | 1.0 |
注：硬度值低于225HBW時，標準塊均勻度的最大允許值可以是2.0% | |
將均勻度1.0%、1.5%和2.0%折算成用硬度值表示的示值最大允許誤差MPEV分別約為 2.0% 、3.0%和4.0%。
（2）用小負荷基準（副基準）裝置(試驗力: 1839N>F398.07N)標定標準硬度塊
由表1得布氏硬度基準裝置：
（k=2）
小負荷基準（副基準）裝置標定的標準塊硬度范圍和均勻度要求匯總?cè)绫?/span>6所示
表6 小負荷基準（副基準）裝置標定的標準塊硬度范圍和均勻度要求
標尺 | 硬度范圍 | 均勻度要求 | |
30 D2 | HBW1/30 | >95.5-650 | 在壓痕<0.5mm時，均勻度最大可以為：2.0% |
10 D2 | HBW2.5/62.5、HBW1/10 | >31.8-218 | 在硬度值小于225時，均勻度最大可以為：2.0% |
5 D2 | HBW5/125、HBW2.5/31.25 | 315.9-109 | 在硬度值小于225時，均勻度最大可以為：2.0% |
2.5D2 | HBW5/62.5、HBW2.5/15.625 | 37.96-54.5 | 在硬度值小于225時，均勻度最大可以為：2.0% |
注：硬度范圍是根據(jù)壓痕直徑d與球壓頭直徑D必須滿足0.6D3d302.4D的關(guān)系計算出來的。 | |||
由表6得知： 該基準標定的硬度塊均勻度要求均為2.0%， 折算成用硬度值MPEV約為 4.0%，則
（3）用工作基準布氏硬度機(試驗力: F31839N)標定標準硬度塊
由表1得布氏硬度工作基準機：
（k=2）
由表5可知 ，不同的硬度范圍得均勻度要求分別為1.0%、1.5%和2.0%，折算成用硬度值表示的示值最大允許誤差MPEV分別約為 2.0%、3.0%和4.0%，則
（4）用工作基準布氏硬度機(試驗力: 1839N>F398.07N) 標定標準硬度塊
由表1得布氏硬度工作基準機：
（k=2）
由表6可知 ，標準塊均勻度要求均為2.0%，折算成用硬度值MPEV約為 4.0%，則
綜上所述，新規(guī)程示值不確定度與示值最大允許誤差之比小于1/3，新規(guī)程的數(shù)據(jù)鏈是合理的，依據(jù)新規(guī)程檢定標準金屬布氏硬度塊是可行的。
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