里氏硬度的不确定度与误差分析

　　1 不确定度研究的必要性

　　随着系统容量的不断扩大, 各类设备构件的重要性日益明显, 对其进行检测测量的范围也不断扩大, 对测量技术的要求也越来越高, 要进行检测测量就会存在不确定性与误差, 测量结果的不确定性进行定量评价就是不确定度。测量结果的水平高低也就是不确定度的大小, 与测量结果的使用直接相关, 不确定度越小, 测量水平越高, 可信度越大, 测量结果的质量越高, 测量结果的使用价值也就越大, 反之亦然。

　　国际标准 ISO/IEC 175025《实验室评鉴与认证标准》和我国标准 GB/T 15481- 2000《检测和校准实验室能力的通用要求》中都明确规定:“校准实验室或进行自校准的检测实验室, 对所有的校准和各类校准类型都应具有并应用评定测量不确定度的程序。”

　　2 硬度试验结果的不确定性

　　金属硬度试验的结果不确定性和可比性受很多因素影响, 主要有试样的表面质量和形状及尺寸、硬度计的准确度和确定性, 尤其是试验人员对试验条件的选择以及操作技术和操作经验, 对于实验结果的正确性影响较大。此外, 根据设备构件的种类、特点及用途来选择适当的方法进行实验对于正确测量材料硬度性能亦十分重要。这些实验方法标准正是针对各硬度试验的特点作出相应规定, 并对上述影响因素加以限制。

　　3 硬度测试技术

　　里氏硬度测试技术是国际上继布、洛、维、肖氏硬度之后新发展的一种技术, 依据里氏硬度理论制造的里氏硬度仪改变了传统的硬度测试方法。由于硬度传感器小如一支笔, 可以手握传感器在生产现场直接对工件进行各种方向的硬度检测, 因此是其它台式硬度仪所难以胜任的。自里氏硬度仪诞生以来, 在国际上的普及程度越来越广。在我国, 里氏硬度技术已有初步发展, 为了推广这一先进技术, 参照国际标准, 国家质量技术监督局已颁布“GB/T 17394- 1998 金属里氏硬度试验方法Metallic materals- Leeb hardness test”。

　　3.1 什么是里氏硬度

　　里氏硬度的概念是由美国 Dr.dietmar Leeb 提出来的, 它是一种动态硬度试验法。用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面, 用冲头在距试样表面 1mm 处的回弹速度与冲击速度的比值乘以 1000, 定义为里氏硬度值。计算公式如下:

式中: HL — 里氏硬度;

　　Vr — 冲击体回弹速度;

　　Va — 冲击体冲击速度。

　　3.2 里氏硬度仪的特点

　　3.2.1 可在任意方向上使用

　　从微观形变上分类, 布、铬、维氏硬度考察的是材料的塑性形变, 表现为压痕的大小或深度; 里、肖氏硬度考察的是材料的弹性形变, 表现为反弹速度的大小或高度。肖氏及里氏硬度均属动载测试法,但肖氏考察的是冲击体反弹的垂直高度, 因此决定了肖氏硬度计要垂直向下使用, 这势必在实际使用中造成很大的局限性; 而里氏就不同了, 里氏考察的是冲击体反弹与冲击的速度, 通过速度修正, 可在任意方向上使用, 极大地方便了使用者。