金屬材料 努氏硬度試驗(yàn) 第1部分- 試驗(yàn)方法

××××-××-××發(fā)布

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T18449.1—202×

代替GB/T18449.1-2009

金屬材料努氏硬度試驗(yàn)

第1部分：試驗(yàn)方法

Metallicmaterials-Knoophardnesstest

Part1：Testmethod

（ISO4545-1：2023，MOD）

（征求意見稿）

××××-××-××發(fā)布

GB/T18449.1—202×

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

本文件是GB/T18449《金屬材料努氏硬度試驗(yàn)》的第1部分。GB/T18449已經(jīng)發(fā)布了以下部分：

——第1部分：試驗(yàn)方法

——第2部分：硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)

——第3部分：標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)定

——第4部分：努氏硬度值表

本文件代替GB/T18449.1—2009《金屬材料努氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》，與GB/T

18449.1-2009相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：

——壓痕對(duì)角線＜0.020mm的所有提及均已刪除；

——針對(duì)不同的對(duì)角線長(zhǎng)度測(cè)量范圍給出了相應(yīng)壓痕測(cè)量系統(tǒng)的分辨力要求(見表2)；

——努氏硬度試驗(yàn)力值的下限擴(kuò)展到0.009807N；

——試驗(yàn)機(jī)定期（每周或每天）驗(yàn)證的要求已被定義為規(guī)范性要求，最大允許偏差值已被修訂，測(cè)

量參考?jí)汉鄣淖畲笤试S誤差要求已被修訂；

——增加了壓頭檢查和監(jiān)測(cè)的建議；

——修改了壓頭接近樣品表面的速率；

——明確了施力時(shí)間和最大力下的保持時(shí)間的目標(biāo)值；

——增加了圖3，說明了壓痕之間最小距離的要求；已經(jīng)說明了相對(duì)于壓痕中心的距離，而不是壓

痕極限，但要求沒有改變；

——在試驗(yàn)報(bào)告中增加了試驗(yàn)時(shí)間和硬度轉(zhuǎn)換方法的要求；

——附錄A由資料性附錄變成規(guī)范性附錄，修改了最大允許偏差值以及增加了壓頭的檢查；

——增加了資料性附錄C努氏硬度測(cè)量的溯源性；

——增加了資料性附錄DCCM-硬度工作組；

——增加了資料性附錄E柯勒照明系統(tǒng)的調(diào)整；

——增加了規(guī)范性附錄F測(cè)定金屬及其他無機(jī)覆蓋層的努氏硬度。

本文件部分代替GB/T9790-2021《金屬材料金屬及其他無機(jī)覆蓋層的維氏和努氏顯微硬度試驗(yàn)》。

本文件修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4545-1:2023（E）《金屬材料努氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》

（英文版）。

本文件結(jié)構(gòu)與ISO4545-1:2023基本一致。本文件與ISO4545-1:2023相比存在技術(shù)差異，這些差異

涉及的條款已通過在其外側(cè)頁邊空白位置的垂直單線（∣）進(jìn)行了標(biāo)識(shí)，本文件與ISO4545-1:2023的

技術(shù)差異及其原因如下：

——關(guān)于規(guī)范性引用文件，本部分做了具有技術(shù)性差異的調(diào)整，以適應(yīng)我國(guó)的技術(shù)條件，調(diào)整的情

況集中反映在第2章“規(guī)范性引用文件”中，具體調(diào)整如下：

·用修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T18449.2代替了ISO4545-2；

·用修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T18449.3代替了ISO4545-3；

·增加引用了GB/T18449.4（見8.10）；

·增加引用了GB/T6462（見附錄H）；

·增加引用了JJF1059.1（見9）；

·增加引用了JJG1047金屬努氏硬度計(jì)檢定規(guī)程（見6.1）。

I

GB/T18449.1—202×

本文件還做了下列編輯性修改：

—?jiǎng)h去了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的前言；

本文件由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。

本文件由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC183）歸口。

本文件起草單位：鋼鐵研究總院、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司

本文件起草人：高怡斐、劉占彬、董莉、

本文件所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：

—GB/T18449.1-2001、GB/T18449.1-2009；

—GB/T9790-2021（部分代替）

II

GB/T18449.1—202×

金屬材料努氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法

1范圍

本文件規(guī)定了金屬努氏硬度試驗(yàn)的原理、符號(hào)及說明、硬度計(jì)、試樣、試驗(yàn)方法及試驗(yàn)報(bào)告。

本文件規(guī)定的試驗(yàn)力值范圍為0.009807N到19.613N。

本文件規(guī)定了長(zhǎng)對(duì)角線壓痕長(zhǎng)度≥0.02mm的努氏硬度試驗(yàn)。由于光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的局限性和壓頭

幾何形狀的不完美導(dǎo)致較大的不確定度，使用這種方法從較小的壓痕中確定努氏硬度不在本文件的范

圍內(nèi)，因?yàn)榻Y(jié)果會(huì)有很大的不確定性。本文件中規(guī)定的努氏硬度試驗(yàn)也適用于涂層厚度不小于0.045

mm的金屬和其他無機(jī)覆蓋層。GB/T21838.1允許通過較小的壓痕測(cè)定硬度。

一種周期性檢查的方法被規(guī)定為使用者對(duì)硬度計(jì)的日常檢查。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T18449.2金屬材料努氏硬度試驗(yàn)第2部分：硬度計(jì)的校驗(yàn)（GB/T18449.2-2012,ISO

4545-2:2005,MOD）

GB/T18449.3金屬材料努氏硬度試驗(yàn)第3部分：硬度塊的校準(zhǔn)（GB/T18449.3-2012,ISO

4545-3:2005,MOD）

GB/T18449.4金屬材料努氏硬度試驗(yàn)第4部分：硬度值表（GB/T18449.4-2022,ISO

4545-4:2017,IDT）

GB/T6462金屬和氧化物覆蓋層厚度測(cè)量顯微鏡法（GB/T6462-2005，ISO1463:2003，IDT）

JJG1047金屬努氏硬度計(jì)檢定規(guī)程

JJF1059.1測(cè)量不確定度評(píng)定與表示

3術(shù)語和定義

本文件沒有列出術(shù)語和定義。

4原理

將頂部?jī)上鄬?duì)面具有規(guī)定角度（α為172.5o,β為130o）的菱形棱錐體金剛石壓頭用試驗(yàn)力壓入試樣

表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕長(zhǎng)對(duì)角線的長(zhǎng)度（見圖1和圖2）。

1

GB/T18449.1—202×

圖1努氏硬度壓頭

圖2努氏硬度壓痕

努氏硬度與試驗(yàn)力除以壓痕投影面積所得的商成正比，壓痕被視為具有與壓頭頂部角度相同的菱面

棱錐體形狀。

注：為便于應(yīng)用，本文件已采納CIPM下的CCM協(xié)會(huì)框架下的CCM-WGH工作組定義的硬度試驗(yàn)參數(shù)（見附錄D）。

5符號(hào)和說明

5.1符號(hào)及說明見表1及圖1和圖2。

表1符號(hào)和說明

符號(hào)說明

F試驗(yàn)力,單位為N

d壓痕長(zhǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度，單位為mm

dS壓痕短對(duì)角線長(zhǎng)度，單位為mm

α

菱形棱錐體金剛石壓頭尖端長(zhǎng)對(duì)角線兩棱邊夾角（名義值172.5o），見圖1

β

菱形棱錐體金剛石壓頭尖端短對(duì)角線兩棱邊夾角（名義值130o），見圖1

V測(cè)量系統(tǒng)的放大倍數(shù)

c壓頭常數(shù)，與用長(zhǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度的平方計(jì)算的壓痕投影面積相關(guān)

tan

壓頭常數(shù)c2,對(duì)于名義和角，c近似等于0.07028

2tan

2

2

GB/T18449.1—202×

HK試驗(yàn)力（kgf）

努氏硬度=

壓痕投影面積（mm2）

1試驗(yàn)力（N）

=

2

gn壓痕投影面積（mm）

1F

=

2

gncd

對(duì)于名義壓頭常數(shù)c0.07028

F

努氏硬度1.451

d2

2

注：標(biāo)準(zhǔn)重力加速度gn=9.80665m/s,是從kgf轉(zhuǎn)換成N的轉(zhuǎn)換因子。

注為了減小不確定度，努氏硬度計(jì)算宜用壓頭的實(shí)際角度α和β。

：

5.2努氏硬度值的表示

努氏硬度用HK表示，符號(hào)之前為硬度值，符號(hào)后面是按如下順序表示試驗(yàn)條件的指標(biāo)：

a）表示試驗(yàn)力的數(shù)字；

b)與7.4條規(guī)定不同的試驗(yàn)力保持時(shí)間，單位為s。

示例1：640HK0.1/20表示在試驗(yàn)力為0.9807N下保持時(shí)間20s測(cè)定的努氏硬度值為640。

6硬度計(jì)

6.1硬度計(jì)

硬度計(jì)應(yīng)符合GB/T18449.2和JJG1047的規(guī)定，能施加預(yù)定試驗(yàn)力或要求的試驗(yàn)力。

6.2壓頭

壓頭應(yīng)是具有菱形基面的金剛石棱錐體，并符合GB/T18449.2的要求。

6.3對(duì)角線長(zhǎng)度測(cè)量裝置

對(duì)角線長(zhǎng)度測(cè)量裝置應(yīng)符合GB/T18449.2的相應(yīng)要求。

放大系統(tǒng)應(yīng)能將對(duì)角線放大到視場(chǎng)的25%到75%之間。大量物鏡在視場(chǎng)邊緣是非線性的。

注：如果在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)視場(chǎng)的限制，利用一個(gè)相機(jī)測(cè)量的對(duì)角線測(cè)量系統(tǒng)可使用相機(jī)視場(chǎng)的100%。

對(duì)角線測(cè)量系統(tǒng)的分辨率依賴于待測(cè)最小壓痕的尺寸，并應(yīng)滿足表2的要求。在測(cè)定測(cè)量系統(tǒng)的分

辨率時(shí)，應(yīng)考慮顯微光學(xué)系統(tǒng)的分辨率，測(cè)量標(biāo)尺的數(shù)字分辨率以及適用時(shí)任何階段移動(dòng)的步長(zhǎng)都應(yīng)考

慮。

表2測(cè)量系統(tǒng)的分辨率

3

GB/T18449.1—202×

對(duì)角線長(zhǎng)度，d測(cè)量系統(tǒng)的分辨率

mm

0.020≤d≤0.0800.0004mm

0.080≤dd的0.5%

7試樣

7.1待測(cè)表面

應(yīng)在平坦光滑的試樣表面上進(jìn)行試驗(yàn)，試樣表面應(yīng)拋光，并應(yīng)無氧化皮及外界污物，尤其不應(yīng)有油

脂。在各種試驗(yàn)條件下，壓痕周邊均應(yīng)清晰地出現(xiàn)在顯微鏡視場(chǎng)中。試樣表面應(yīng)保證精確測(cè)量壓痕對(duì)角

線長(zhǎng)度的測(cè)定。

7.2試樣制備

制備試樣時(shí)應(yīng)采取措施，使由于發(fā)熱或冷加工等因素對(duì)試樣表面硬度的影響減至最小。

由于努氏硬度壓痕很淺，在準(zhǔn)備樣品時(shí)應(yīng)采取特殊措施。推薦根據(jù)被測(cè)材料選取適合的拋光和電解

拋光技術(shù)。

7.3試樣厚度

試樣厚度或試驗(yàn)層厚度應(yīng)至少是壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度的1/3。試驗(yàn)后試樣背面不應(yīng)出現(xiàn)可見變形。

注：壓痕的深度大約為對(duì)角線長(zhǎng)度的1/30（0.033d）。

7.4不穩(wěn)試樣的支撐

對(duì)于小橫截面或形狀不規(guī)則的試樣，可使用類似鑲嵌的專用支承臺(tái)。支撐材料應(yīng)完全地支撐試樣，

保證在加力過程中試樣不發(fā)生移動(dòng)。

7.5金屬及其他無機(jī)覆蓋層

當(dāng)測(cè)定金屬及其他無機(jī)覆蓋層的努氏硬度時(shí)，附錄F給出了附加的步驟和要求。

8試驗(yàn)程序

8.1試驗(yàn)溫度

試驗(yàn)通常在室溫10℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行。如果不在此溫度范圍內(nèi)試驗(yàn)，應(yīng)在報(bào)告中說明。指定條

件下的試驗(yàn)應(yīng)在23℃±5℃下進(jìn)行。

8.2試驗(yàn)力

表3給出了典型的試驗(yàn)力，其他試驗(yàn)力也可用。試驗(yàn)力的選擇應(yīng)保證壓痕長(zhǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度大于

0.020mm。

表3典型的試驗(yàn)力

4

GB/T18449.1—202×

硬度符號(hào)試驗(yàn)力值，F(xiàn)

N近似的kgfa當(dāng)量數(shù)

HK0.0010.0098070.001

HK0.0020.019610.002

HK0.0050.049030.005

HK0.010.098070.010

HK0.020.19610.020

HK0.0250.24520.025

HK0.050.49030.050

HK0.10.98070.100

HK0.21.9610.200

HK0.32.9420.300

HK0.54.9030.500

HK19.8071.000

HK219.6142.000

akgf不是國(guó)際單位制單位

8.3周期校驗(yàn)

附錄A中定義的周期校驗(yàn)應(yīng)每周在每個(gè)試驗(yàn)力施加之前進(jìn)行，推薦在每天使用之前進(jìn)行校驗(yàn)。無

論何時(shí)發(fā)生試驗(yàn)力變化或壓頭更換時(shí)，應(yīng)進(jìn)行周期校驗(yàn)。

8.4試樣支撐

試樣應(yīng)放置于剛性支承臺(tái)上。試樣支承面應(yīng)清潔且無其他污物（氧化皮、油脂、灰塵等）。試樣應(yīng)

穩(wěn)固地放置于支承臺(tái)上以確保試驗(yàn)中不產(chǎn)生位移。

8.5試樣表面聚焦

調(diào)整測(cè)量顯微鏡的焦距，保證試樣表面和待測(cè)區(qū)域能夠被觀測(cè)到。

注：某些硬度計(jì)不要求顯微鏡聚焦在試樣表面。

8.6試驗(yàn)力的施加

使壓頭與試樣表面接觸，垂直于試驗(yàn)面施加試驗(yàn)力，加力過程中不應(yīng)有沖擊和振動(dòng)，直至將試驗(yàn)力

施加至規(guī)定值。從加力開始至全部試驗(yàn)力施加完畢的時(shí)間應(yīng)為。

注1：試驗(yàn)加力時(shí)間以非對(duì)稱極限給出。例如是指通常的加力時(shí)間為7s，允許的范圍是不少于2s并不多于8s。

壓頭接觸試樣的速度應(yīng)≤0.070mm/s。

試驗(yàn)力的保持時(shí)間應(yīng)為，除非待測(cè)材料的硬度與時(shí)間依賴性很強(qiáng)。施加力的保持時(shí)間應(yīng)該在

10s到15s之間。

注2：有證據(jù)表明某些材料對(duì)應(yīng)變速率敏感，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度值的變化。相應(yīng)壓痕的成形時(shí)間能引起硬度值的變化。

5

GB/T18449.1—202×

8.7避免沖擊和震動(dòng)

在整個(gè)試驗(yàn)期間，硬度計(jì)應(yīng)避免受到?jīng)_擊和震動(dòng)。

8.8相鄰壓痕的最小間距

圖3給出了相鄰壓痕的最小距離和任一壓痕距離試樣邊緣的最小距離。

試樣邊緣與平行于試樣邊緣的任何壓痕中心之間的最小距離應(yīng)至少為壓痕短對(duì)角線長(zhǎng)度的3.5倍。

試樣邊緣與垂直于試樣邊緣的任何壓痕中心之間的最小距離應(yīng)至少等于壓痕長(zhǎng)對(duì)角線的長(zhǎng)度。

對(duì)于肩并肩的兩個(gè)相鄰壓痕中心之間的最小距離應(yīng)至少為短對(duì)角線長(zhǎng)度的3.5倍。對(duì)于頭碰頭的壓

痕，兩個(gè)相鄰壓痕中心之間的最小距離應(yīng)至少為長(zhǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度的兩倍。如果兩個(gè)壓痕尺寸不同，最小間

距應(yīng)基于較大壓痕的對(duì)角線。

圖3努氏壓痕的最小間距

8.9壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度的測(cè)量

應(yīng)測(cè)量壓痕長(zhǎng)對(duì)角線的長(zhǎng)度，用長(zhǎng)對(duì)角線的長(zhǎng)度計(jì)算努氏硬度。對(duì)于所有試驗(yàn)，壓痕的周邊在顯微

鏡的視場(chǎng)里應(yīng)被清晰地定義。

放大系統(tǒng)應(yīng)能將對(duì)角線放大到視場(chǎng)的25%到75%之間。

注1：總之，降低試驗(yàn)力也就增加了測(cè)量結(jié)果的分散性。這尤其適用于低力值的努氏硬度試驗(yàn)，在測(cè)量長(zhǎng)壓痕對(duì)角

線時(shí)將出現(xiàn)主要缺陷。對(duì)于努氏硬度，長(zhǎng)對(duì)角線的測(cè)量精度不可能優(yōu)于±0.001mm。

注2：附錄E給出了柯樂照明系統(tǒng)用于調(diào)整光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的技術(shù)。

如果長(zhǎng)壓痕對(duì)角線的一半與另一半相差超過5%，應(yīng)檢查試樣測(cè)量表面與支撐表面之間的平行度，

最終保證壓頭與試樣之間的同軸性。試驗(yàn)結(jié)果偏差超過5%的應(yīng)該舍棄。

8.10努氏硬度值的計(jì)算

努氏硬度值應(yīng)按照表1給出的公式進(jìn)行計(jì)算，或使用GB/T18449.4給出的硬度換算表。

9結(jié)果的不確定度

一個(gè)完整的不確定度應(yīng)當(dāng)依照測(cè)量不確定度表示指南JJF1059.1進(jìn)行評(píng)估。不受各不確定度分項(xiàng)

種類的影響，對(duì)于硬度試驗(yàn)，有兩種可行的方法測(cè)定不確定度。

—基于在直接校準(zhǔn)中對(duì)所有出現(xiàn)的相關(guān)不確定度分項(xiàng)的評(píng)估。

—基于用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行間接校準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱CRM，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）。測(cè)定指導(dǎo)見附錄B。

以上方法不可能測(cè)定所有的不確定度分項(xiàng)。在這種情況下，可以用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度對(duì)試樣壓痕

6

GB/T18449.1—202×

的數(shù)據(jù)分析進(jìn)行估計(jì)。A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度和B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度都有的不確定度分項(xiàng)不能重復(fù)計(jì)入(見

JCGM100:2008)。

10試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包括以下信息，除非雙方另有規(guī)定；

a）本文件編號(hào)；

b)與試樣標(biāo)識(shí)相關(guān)的全部信息；

c)試驗(yàn)日期；

d）按照5.2格式給出的試驗(yàn)結(jié)果；

e)不在本文件之內(nèi)的各種操作；

f)影響試驗(yàn)結(jié)果的各種細(xì)節(jié)；

g)如果試驗(yàn)溫度不在8.1規(guī)定范圍時(shí)，應(yīng)注明試驗(yàn)溫度；

h)與另一種硬度標(biāo)尺換算時(shí)，換算的基礎(chǔ)和方法。

尚無普遍通用的方法將努氏硬度精確地?fù)Q算成其他硬度和抗拉強(qiáng)度。因此應(yīng)避免這種換算，除非通

過對(duì)比試驗(yàn)建立換算基礎(chǔ)（也可參見GB/T33362）。

注：僅在試驗(yàn)力相同的情況下，才可以對(duì)硬度值作精確比較。

7

GB/T18449.1—202×

附錄A

（規(guī)范性附錄）

使用者對(duì)硬度計(jì)、對(duì)角線長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)和壓頭的期間核查

A.1期間核查

用于期間核查的壓頭應(yīng)與試驗(yàn)所用壓頭相同。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇按照GB/T18449.3校準(zhǔn)并在合適的標(biāo)

尺和硬度計(jì)所使用硬度水平相近的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊。

在進(jìn)行期間核查之前，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)硬度塊上選擇一個(gè)參考?jí)汉蹖?duì)壓痕對(duì)角線測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行間接校準(zhǔn)

。測(cè)量的壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度應(yīng)與壓痕的參考值一致，兩者之間的差值不大于0.001mm或壓痕長(zhǎng)度的1.25%

。如果對(duì)角線長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)的間接校準(zhǔn)值沒有滿足上述要求，需要對(duì)參考?jí)汉墼僮鲆淮螠y(cè)量。如果第

二次試驗(yàn)失敗，壓痕對(duì)角線測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或維修，并按照GB/T18449.2進(jìn)行直接和間接校準(zhǔn)。

在標(biāo)定過的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊上至少要對(duì)兩個(gè)壓痕進(jìn)行測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)硬度塊上的壓痕應(yīng)均勻分布。如果測(cè)

量的兩個(gè)壓痕的最大正、負(fù)偏差都沒有超過表C.1給出的極限值brel，硬度計(jì)就被認(rèn)為是滿意的。

偏差百分比,brel，按照公式C.1進(jìn)行計(jì)算：

HHCRM

brel100(A.1)

HCRM

式中：

H是硬度測(cè)量值；

HCRM是標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的有證值。

如果不滿足表A.1，驗(yàn)證壓頭和試驗(yàn)機(jī)是否處于良好的工作狀態(tài)，并重復(fù)上述期間核查。如果期

間核查繼續(xù)失敗，應(yīng)按照GB/T18449.2進(jìn)行間接校準(zhǔn)。期間核查的記錄宜保持一段時(shí)間，用于測(cè)量再

現(xiàn)性和監(jiān)測(cè)硬度計(jì)的波動(dòng)。

表A.1HK最大允許偏差百分比

硬度計(jì)HK最大允許偏差百分比，brel

對(duì)角線平均長(zhǎng)度，d

±%HK

mm

0.02d0.060.24/d

4

0.06d

注：本文件中規(guī)定的試驗(yàn)機(jī)性能標(biāo)準(zhǔn)已在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)制定和完善。在確定機(jī)器需要滿足的特定公差時(shí)，

與測(cè)量設(shè)備和/或參考標(biāo)準(zhǔn)的使用相關(guān)的不確定度已包含在該公差中，因此，通過測(cè)量不確定度降低公差等方式對(duì)該不

確定度進(jìn)行任何進(jìn)一步的容差是不合適的。這適用于對(duì)機(jī)器進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行的所有測(cè)量。

A.2壓頭檢查

8

GB/T18449.1—202×

經(jīng)驗(yàn)表明，許多最初令人滿意的壓頭在使用相對(duì)較短的時(shí)間后可能會(huì)出現(xiàn)缺陷。這是由于表面上

的小裂紋、凹坑或其他缺陷造成的。如果及時(shí)檢測(cè)到此類故障，可通過重新研磨后再回收使用。否則

，表面上的任何小缺陷都會(huì)迅速惡化，使壓頭無法使用。

—每天使用硬度計(jì)時(shí)，應(yīng)通過目視檢查參考試塊上壓痕的形狀來監(jiān)測(cè)壓頭的狀況；

—當(dāng)壓頭顯示缺陷時(shí)，壓頭的驗(yàn)證不再有效；

—重新研磨或以其他方式修復(fù)的壓頭應(yīng)滿足GB/T18449.2的所有要求。

9

GB/T18449.1—202×

附錄B

（資料性附錄）

硬度值測(cè)量的不確定度

B.1一般要求

測(cè)量不確定度分析是一個(gè)有用的工具，有助于確定誤差來源，并了解測(cè)試結(jié)果的差異。本附錄給出

了不確定度估計(jì)指南，但所含方法僅供參考，除非客戶另有明確指示。

大多數(shù)產(chǎn)品規(guī)格都有公差，這些公差在過去幾年中主要基于產(chǎn)品的要求，但也部分基于用于進(jìn)行硬

度測(cè)量的機(jī)器的性能。這些公差包含了硬度測(cè)量不確定度帶來的影響，因此不應(yīng)通過（例如）用硬度測(cè)

量的估計(jì)不確定度減少規(guī)定公差來進(jìn)一步考慮這種不確定度。換句話說，如果產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定某個(gè)項(xiàng)目的

硬度應(yīng)高于或低于某個(gè)特定值，則應(yīng)解釋為僅規(guī)定計(jì)算的硬度值應(yīng)滿足該要求，除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中另有明

確規(guī)定。然而，在某些特殊情況下，通過測(cè)量不確定度降低公差是合適的。這只能在相關(guān)各方同意的情

況下進(jìn)行。

本附錄中給出的確定不確定度的方法僅考慮與硬度計(jì)相對(duì)于硬度參考試塊（以下簡(jiǎn)稱CRM）的整

體測(cè)量性能相關(guān)的不確定度。這些性能不確定性反映了所有單獨(dú)不確定性的綜合影響（間接驗(yàn)證）。由

于這種方法，重要的是單個(gè)機(jī)器部件在公差范圍內(nèi)運(yùn)行。強(qiáng)烈建議在成功通過直接驗(yàn)證后，該程序最多

應(yīng)用一年。

附錄C顯示了定義和傳遞硬度標(biāo)尺所需的計(jì)量鏈的四級(jí)結(jié)構(gòu)。該鏈從國(guó)際層面開始，使用各種硬

度等級(jí)的國(guó)際定義進(jìn)行國(guó)際比對(duì)。許多國(guó)家級(jí)的初級(jí)硬度標(biāo)準(zhǔn)機(jī)“產(chǎn)生”校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室級(jí)的初級(jí)硬度參考

試塊。當(dāng)然，這些機(jī)器的直接校準(zhǔn)和驗(yàn)證應(yīng)盡可能達(dá)到最高精度。

B.2一般程序

該程序通過平方根和法（RSS）計(jì)算表B.1中給出的不同來源的合成不確定度。擴(kuò)展不確定度,U,由

u乘以覆蓋系數(shù)k=2得出。表B.1包含所有符號(hào)及其名稱。

硬度試驗(yàn)機(jī)（也稱為“誤差”）的偏差b，其來源于：

所用硬度參考試塊的認(rèn)證校準(zhǔn)值，以及

—在硬度試驗(yàn)機(jī)校準(zhǔn)期間（見G），該試塊中五個(gè)壓痕的平均硬度值可通過不同方式

用于不確定度的測(cè)定。

—B/T18449.2

本附錄給出了兩種確定硬度測(cè)量不確定度的方法:

方法以兩種不同的方式解釋硬度計(jì)的系統(tǒng)偏差。在一種方法中，系統(tǒng)偏差的不確定性貢獻(xiàn)

被算術(shù)地加到該值上。在另一種方法中，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，以補(bǔ)償系統(tǒng)偏差。

—M1

方法允許確定不確定度不必考慮系統(tǒng)偏差的大小。

—有關(guān)計(jì)M2算硬度不確定度的其他信息，請(qǐng)參見參考文獻(xiàn)[7]和[8]。

10

GB/T18449.1—202×

注1：這種不確定度方法不考慮機(jī)器性能在最后一次校準(zhǔn)后可能出現(xiàn)的任何漂移，因?yàn)樗僭O(shè)任何此類變化的幅度

都是微不足道的。因此，大多數(shù)分析可在機(jī)器校準(zhǔn)后立即進(jìn)行，并將結(jié)果包含在機(jī)器校準(zhǔn)證書中。

注2：在本附錄中，“CRM”代表“認(rèn)證參考材料”。在硬度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相當(dāng)于硬度參考試塊，即具

有認(rèn)證值和相關(guān)不確定度的材料。

B.3計(jì)算不確定度的程序：硬度測(cè)量值

B.3.1有偏差的程序（方法M1）

表B.1解釋了測(cè)量不確定度的方法M1程序。硬度試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量偏差，b，可以預(yù)期是一種系統(tǒng)效

應(yīng)。在JCGM100:2008中，建議使用校正來補(bǔ)償系統(tǒng)效應(yīng)，這是M1的基礎(chǔ)。使用該方法的結(jié)果是，

所有測(cè)定的硬度值，x，必須減去b，或不確定度U必須增加b。表B.1中解釋了測(cè)定UM1的程序。

根據(jù)公式（B.1）計(jì)算單個(gè)硬度測(cè)量，x，的合成擴(kuò)展測(cè)量不確定度：

Ukuuu

222

M1H2msHTM(B.1)

式中：

uH是由于硬度計(jì)缺乏測(cè)量重復(fù)性而導(dǎo)致測(cè)量不確定度的一個(gè)因素；

ums

是硬度計(jì)分辨率對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)。應(yīng)考慮長(zhǎng)度測(cè)量指示儀器的分辨率和測(cè)量顯微鏡的光學(xué)

分辨率。在大多數(shù)情況下，測(cè)量系統(tǒng)的整體分辨率應(yīng)在uH的計(jì)算中包含兩次，因?yàn)閷?duì)角線兩端

的位置是獨(dú)立的；

uHTM

由硬度計(jì)產(chǎn)生的偏差測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，b,對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)（該值作為GB/T18449.2

中定義的間接驗(yàn)證的結(jié)果報(bào)告），并根據(jù)公式（B.2）定義：

uuuu

222

HTMCRMHCRM2ms(B.2)

式中：

uCRM是指根據(jù)k=1的校準(zhǔn)證書，CRM認(rèn)證值的校準(zhǔn)不確定度對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)；

uHCRM是由于硬度計(jì)缺乏測(cè)量重復(fù)性和CRM的硬度不均勻性而對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)，計(jì)算為測(cè)量

CRM時(shí)硬度測(cè)量平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

ums是測(cè)量CRM時(shí)硬度計(jì)的分辨率對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)。

測(cè)量結(jié)果可通過兩種方式報(bào)告：

作為X，其中測(cè)量值x根據(jù)公式（）計(jì)算的測(cè)量偏差b進(jìn)行校正：

corr

—,,B.3,,:

XxbU

corrM1(B.3)

或作為X，其中測(cè)量值，x，未針對(duì)測(cè)量偏差b進(jìn)行校正，擴(kuò)展不確定度，U，根據(jù)公

ucorr

—11

GB/T18449.1—202×

式（）增加偏差的絕對(duì)值：

B.4

XxUb

ucorrM1(B.4)

當(dāng)使用方法M1時(shí)，也可以適當(dāng)?shù)卦谂c所用b值相關(guān)的RSS項(xiàng)中包括額外的不確定度貢獻(xiàn)。尤其

是當(dāng)

測(cè)得的硬度與機(jī)器校準(zhǔn)期間使用的試塊的硬度水平顯著不同，

—機(jī)器的偏差值在其校準(zhǔn)范圍內(nèi)變化很大，

—被測(cè)材料與機(jī)器校準(zhǔn)期間使用的硬度參考試塊材料不同，或

—硬度計(jì)的日常性能（再現(xiàn)性）差異很大。

—此處不討論對(duì)測(cè)量不確定度的這些額外貢獻(xiàn)的計(jì)算。在所有情況下，都需要一種穩(wěn)健的方法來估計(jì)

與b相關(guān)的不確定性。

B.3.2無偏差的程序（方法M2）

作為方法M1的替代方法，方法M2可在某些情況下使用。方法M2僅適用于根據(jù)GB/T18449.2

通過間接驗(yàn)證的硬度計(jì)，在確定是否符合偏差的最大允許偏差時(shí)，使用該值bU，而不僅僅是偏

HTM

差值,b（,見GB/T18449.2）。在方法M2中，最大允許偏差bE（允許機(jī)器讀數(shù)與參考試塊值不同的正值），

如GB/T18449.2表5所述，用于定義不確定度的一個(gè)分量,uE。硬度值與偏差限值無關(guān)。表B.1解釋了

測(cè)定U的程序。

根據(jù)公式（B.5）計(jì)算未來單個(gè)硬度測(cè)量的組合擴(kuò)展測(cè)量不確定度：

Ukuuu

222

M2H2msE(B.5)

式中：

uH是由于硬度計(jì)缺乏測(cè)量重復(fù)性而導(dǎo)致的測(cè)量不確定度；

ums是硬度計(jì)分辨率對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)。應(yīng)考慮長(zhǎng)度測(cè)量指示儀器的分辨率和測(cè)量顯微鏡的光學(xué)

分辨率。在大多數(shù)情況下，由于獨(dú)立解析長(zhǎng)對(duì)角線兩端的位置，測(cè)量系統(tǒng)的整體分辨率應(yīng)在uH

的計(jì)算中包含兩次；

uE

是由于最大允許誤差對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)，ub（矩形分布），其中bE為GB/T18449.2

中規(guī)定的最大允許偏差，根據(jù)公式（B.6）計(jì)算測(cè)E量值E/：3

XxU

M2(B.6)

12

GB/T18449.1—202×

B.4測(cè)量結(jié)果的表達(dá)

示例：

硬度計(jì)對(duì)試樣進(jìn)行單一努氏硬度測(cè)量x。

單一硬度測(cè)量值，xxK1

:=810H

對(duì)角線長(zhǎng)度，dd.

:=01325mm

對(duì)角線長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)的分辨率根據(jù)公式（B）計(jì)算：

.7

22

msORIR(B.7)

δ

=0.00051mm

式中：ms

δ是顯微鏡物鏡的光學(xué)分辨率（.）

OR

δ是測(cè)量系統(tǒng)顯示指示器的分辨率0（0005mm;）。

IR

0.0001mm

硬度計(jì)的最后一次間接驗(yàn)證使用HCRM802.7HK1的。該的硬度與用于間接驗(yàn)證的

的試樣硬度最接近。CRMCRMCRM

硬度計(jì)的測(cè)量偏差，bbK1

:=1.0H

硬度計(jì)測(cè)量偏差的不確定度，UUK1

HTMHTM

:=12.7H

為了確定硬度計(jì)的可重復(fù)性，實(shí)驗(yàn)室在與試樣硬度相似的上進(jìn)行了五次的測(cè)量，Hi。為了減

少塊體不均勻性的影響，五次測(cè)量按照相鄰間距要求進(jìn)行。

CRMHK1

五次測(cè)量值，Hi.K1；；；K1；K1

:8065H803.0HK1800.9HK1803.4H797.5H

測(cè)量平均值，HH802.3HK1

:

測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，SSH3.3HK1

H:

根據(jù)，可使用基于上次間接驗(yàn)證測(cè)量的s值，而不是進(jìn)行上述重復(fù)性試驗(yàn)；然而，這個(gè)

標(biāo)準(zhǔn)偏差值通常會(huì)高估缺乏重復(fù)性的不確定度分量，因?yàn)樗麳還包括不均勻性。

GB/T18449.2

CRM

對(duì)于這個(gè)例子，

bUHTM1.012.713.7HK1及

13

GB/T18449.1—202×

b的K1K1

E

=4%810H=32.4H.

bU

由于試驗(yàn)機(jī)偏差加上確定偏差的擴(kuò)展不確定度在最大允許偏差b范圍內(nèi)，因此可以使用方

法或方法。HTME

M1M2

14

GB/T18449.1—202×

表B.1—根據(jù)方法M1和M2測(cè)定擴(kuò)展不確定度

方法步驟不確定度來源符號(hào)公式文獻(xiàn)/證書示例

1

測(cè)量結(jié)果xx=810HK1

M1,M2

b=1.0HK1

b

來源于間接驗(yàn)證硬度試驗(yàn)機(jī)b和UHTM

2

UUHTM=12.7HK1

偏差值b和測(cè)量結(jié)果偏差的不UHTMuHCRM802.7HK1

M1

HTM12.7

確定度UHTM的CRM的間接校準(zhǔn)證書(見注1)

uHTMu6.35HK1

HTMHTM2

2

bE=4%

3來源于GB/T18449.2的表3的允許偏

偏差b的最大允許偏差bb=允許偏差的最大正值

EE4810

M2差bb32.4HK1

E100

4由偏差的最大允許誤差引起32.4

u18.7HK1

uEub矩形分布E

M2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度3

EE3

由實(shí)驗(yàn)室對(duì)與試驗(yàn)樣品硬度接近的

5n

重復(fù)性測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差sCRM進(jìn)行的五次測(cè)量s=3.3HK1

HsHiHH

M1,M2n2

1i(見注2)

H

11

6由于缺乏重復(fù)性而產(chǎn)生的標(biāo)t=1.14當(dāng)n=5

UHutsuH1.143.33.8HK1

M1,M2準(zhǔn)不確定度(見JCGM100:2008[9])

HH

δms=0,00051mm

7硬度值指示顯示器分辨率引x2810.00.00051

u1.80HK1

umsux=810HK1ms

M1,M2起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度d0.13323

2ms

msd=0.133mm(見注3)