《標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度塊校準(zhǔn)規(guī)范》征求意見稿

1        任務(wù)來源
根據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局質(zhì)檢辦量函[2017]25號(hào)文件中關(guān)于2018年國家計(jì)量技術(shù)法規(guī)文件制定/修訂的計(jì)劃，在歸口單位全國力值硬度重力計(jì)量技術(shù)委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下，由中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所、上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院等單位組成的標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度塊校準(zhǔn)規(guī)范編寫小組對(duì)該校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行了制定。
2        制修訂依據(jù)與過程
本規(guī)范的編寫格式依據(jù)JJF1071-2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》，計(jì)量術(shù)語符合JJF 1001-1998《通用計(jì)量術(shù)語及定義》，測(cè)量不確定度評(píng)定與表示符合JJF 1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的要求。
努氏硬度試驗(yàn)的原理是將頂部兩棱之間的α角為172.5o和β角為130o的棱錐體金剛石壓頭規(guī)定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)一定的保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，以壓痕單位投影面積上的試驗(yàn)力表示試樣的努氏硬度。實(shí)際操作中，通過測(cè)量壓痕長對(duì)角線長度計(jì)算壓痕投影面積，進(jìn)而計(jì)算得到努氏硬度值。
努氏硬度試驗(yàn)是金屬材料機(jī)械性能評(píng)價(jià)的重要手段，其在航空、航天、兵器、船舶等國防系統(tǒng)各領(lǐng)域及汽車制造、醫(yī)療衛(wèi)生等民用單位的應(yīng)用非常廣泛，貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造及檢驗(yàn)環(huán)節(jié)的始終，所以其量值傳遞的質(zhì)量尤為重要。
標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度塊是將努氏硬度量值從基準(zhǔn)傳遞到工作硬度計(jì)上的傳遞標(biāo)準(zhǔn)，用于金屬努氏硬度計(jì)的檢定和校準(zhǔn)，在努氏硬度量值傳遞體系中起著重要作用。
目前國內(nèi)開展標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度塊計(jì)量工作時(shí)遵循的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有效版本為JJG1048-2009《標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度塊檢定規(guī)程》。由于已使用了近十年，其中很多條款及規(guī)范要求都與目前《國家計(jì)量檢定規(guī)程編寫規(guī)則》、《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》和實(shí)際應(yīng)用的要求相差甚遠(yuǎn)，對(duì)當(dāng)前計(jì)量檢定校準(zhǔn)工作的實(shí)施具有制約和局限性，本次在其基礎(chǔ)上，制定了新的校準(zhǔn)規(guī)范，以適應(yīng)不斷發(fā)展變化的硬度計(jì)量現(xiàn)狀。
規(guī)范制訂過程中，首先相關(guān)單位的有關(guān)人員成立了起草工作組，并在調(diào)研階段，廣泛收集了國內(nèi)外有關(guān)努氏硬度試驗(yàn)方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，了解了目前國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度塊的應(yīng)用現(xiàn)狀。之后，起草小組在對(duì)規(guī)范的制訂內(nèi)容及試驗(yàn)驗(yàn)證方案進(jìn)行了廣泛討論并取得了一致意見后，開始了規(guī)范的起草工作。在此期間，起草組還進(jìn)行了大量試驗(yàn)工作。
3        主要制訂內(nèi)容說明
3.1        關(guān)于適用范圍
本規(guī)范適用于試驗(yàn)力范圍為9.807mN～19.614N，且壓痕長對(duì)角線≥0.020mm的標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度塊的校準(zhǔn)，將試驗(yàn)力下限從0.09807N擴(kuò)展到了9.807mN，與ISO 4545的最新標(biāo)準(zhǔn)相一致。。
3.2        關(guān)于引用文件
引用文件是構(gòu)成本規(guī)范不可缺少的部分。這一章引用的文件中，引用的檢定規(guī)程和國家標(biāo)準(zhǔn)詳列如下：
JJF 1011 力值與硬度計(jì)量術(shù)語及定義
JJG144 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀檢定規(guī)程
GB/T 18449.1 金屬材料 努氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法
GB/T 18849.2 金屬材料 努氏硬度試驗(yàn) 第2部分：硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)
GB/T 18449.3 金屬材料 努氏硬度試驗(yàn) 第3部分：標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)定
并提示凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)程。
3.3        關(guān)于概述
努氏硬度試驗(yàn)的原理是將頂部兩棱之間的α角為172.5o和β角為130o的棱錐體金剛石壓頭規(guī)定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)一定的保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，以壓痕單位投影面積上的試驗(yàn)力表示試樣的努氏硬度。實(shí)際操作中，通過測(cè)量壓痕長對(duì)角線長度計(jì)算壓痕投影面積，并給出了努氏硬度值的計(jì)算公式。最后，給出了壓頭幾何形狀和試驗(yàn)原理示意圖。
3.4        關(guān)于計(jì)量特性
3.4.1 基本性能
本規(guī)范給出了硬度塊的基本性能要求，包括幾何參數(shù)、表面粗糙度、不得有磁性、銹蝕等缺陷要求，還給出了自然時(shí)效和不允許重新磨平再校準(zhǔn)的使用要求。
在標(biāo)準(zhǔn)塊的幾何參數(shù)要求中，采用了邊長或直徑≥25mm的描述，使得描述更加準(zhǔn)確；修改了原工作面與支承面的平行度不大于0.005mm/mm為≤0.010mm/mm，與ISO標(biāo)準(zhǔn)相一致。
3.4.2標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度范圍及均勻度
將標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度范圍下限從HK0.01修改為HK0.001，與ISO標(biāo)準(zhǔn)相一致。
3.5        關(guān)于校準(zhǔn)條件
校準(zhǔn)條件包括環(huán)境條件和校準(zhǔn)過程中所需計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具等內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度值、均勻度和穩(wěn)定性用標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，器技術(shù)要求詳見附錄A。
3.6        關(guān)于校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法
3.6.1        校準(zhǔn)前檢查
本規(guī)范要求通過實(shí)際操作、觀察和檢驗(yàn)合格報(bào)告的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)塊基本性能的檢查，符合要求后，再進(jìn)行其他項(xiàng)目的校準(zhǔn)。并要求校準(zhǔn)前，應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境中放置硬度塊2h，全部校準(zhǔn)工作應(yīng)在4h內(nèi)完成。
3.6.2        硬度值及均勻度的校準(zhǔn)
本規(guī)范要求校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)首先確定標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的系統(tǒng)誤差，并進(jìn)行修正。對(duì)于壓痕數(shù)量多于5個(gè)時(shí)，建議在均勻分布的五個(gè)區(qū)域共計(jì)壓出10、15或25個(gè)壓痕。
3.7        關(guān)于校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)
本規(guī)范給出了標(biāo)準(zhǔn)塊的標(biāo)記要求，包括：硬度值；供應(yīng)商或制造商的名稱或標(biāo)志；編號(hào)；試塊的厚度或測(cè)試表面的識(shí)別標(biāo)記和校準(zhǔn)年份等要求，與ISO標(biāo)準(zhǔn)相一致。
3.8        關(guān)于復(fù)校時(shí)間間隔
本規(guī)范給出了復(fù)校時(shí)間間隔一般不超過一年的建議，主要是出于對(duì)國內(nèi)硬度塊的穩(wěn)定性質(zhì)量和與其它硬度塊的標(biāo)準(zhǔn)一致性的考慮。
3.9        關(guān)于附錄
3.9.1        附錄A
附錄A給出了標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度機(jī)的技術(shù)要求，主要修改了施加試驗(yàn)力時(shí)間（5~7）s為（7±1）s，修改了試驗(yàn)力保持時(shí)間15s為（14±1）s，取消了壓頭棱錐體表面粗糙度Rz應(yīng)小于0.1μm的要求，與ISO標(biāo)準(zhǔn)相一致。
3.9.2        附錄B
附錄B給出了努氏硬度塊的《校準(zhǔn)記錄》式樣，供出具校準(zhǔn)記錄時(shí)參考。
3.9.3        附錄C
附錄C給出了努氏硬度塊《校準(zhǔn)證書內(nèi)頁》格式，供出具校準(zhǔn)證書時(shí)參考。
3.9.4        附錄D
附錄D給出了努氏硬度塊校準(zhǔn)硬度值不確定度評(píng)定方法及實(shí)例，供進(jìn)行不確定度評(píng)定時(shí)參考。
4        參考資料
本規(guī)范在制定過程中參閱了以下資料：
（1）        JJG 1048-2009《標(biāo)準(zhǔn)努氏硬度塊檢定規(guī)程》
（2）        JJG 1047-2009《金屬努氏硬度計(jì)檢定規(guī)程》
（3）        GB/T 18449.1-2009《金屬材料 努氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法》
（4）        GB/T 18449.2-2012《金屬材料 努氏硬度試驗(yàn) 第2部分：硬度計(jì)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)》
（5）        GB/T 18449.3-2012《金屬材料 努氏硬度試驗(yàn) 第3部分：標(biāo)準(zhǔn)硬度塊的標(biāo)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