金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度不确定度评定方法.doc

1、金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度测量不确定度评定方法1 被测对象直径为 32 的 GCr15 样品。使用 Axiovert 40 MAT 型金相显微镜，放大倍率的不准确性为1%。2 引用文献JJF 10591999 测量不确定度评定与表示JJG 0121996 金相显微镜检定规程GB/T2242008 钢的脱碳层深度测定法3 环境条件显微镜在下列条件下检定并正常工作：1） 室温 1530；2） 环境清洁，无震动；周围无腐蚀性气体；3） 安装在稳固的基础上，并调至水平。4 测量基准采用直径为 38 的 GCr15 样品。5 测量过程根据高碳铬轴承钢标准 GB/T18254-2002，脱碳层

2、深度按 GB/T224-2008钢的脱碳层深度测定法标准检验。将样品置于显微镜下，在 100的镜头下观察，选出具有代表性的 5 个区域，每个区域进行 5 次测量，共得 25 个数据。按同样的方法，进行 5 人次测量。测量时，首先将测量位置清晰聚焦，然后从标尺上读取数据。 。6 评定结果的使用在室温条件下高碳铬轴承钢总脱碳层厚度测量可使用本不确定度的评定结果。7 数学模型Y=X式中：Y被测试样的总脱碳层厚度读出值X被测试样的总脱碳层厚度检测结果8 标准不确定度分量的评定8.1 由样品脱碳层本身的不均匀性及测定时的重复性所引入的不确定度分量 u1（x）对选定的 GCr15 样品进行脱碳层深度的测定

3、，选择样品的 5 个区域，共进行了 25 次测定，数据见表 1。表 1 GCr15 样品脱碳层深度测定（第一组）序号 1 2 3 4 5测定值 xi/mm 0.23 0.21 0.20 0.19 0.20序号 6 7 8 9 10测定值 xi/mm 0.23 0.20 0.22 0.19 0.23序号 11 12 13 14 15测定值 xi/mm 0.21 0.22 0.19 0.20 0.23序号 16 17 18 19 20测定值 xi/mm 0.21 0.22 0.23 0.21 0.22序号 21 22 23 24 25测定值 xi/mm 0.23 0.19 0.22 0.19 0.

4、23标准差为：（1）21()niixs为增加可靠性，在相同的测量条件下，另由 4 名本实验室人员对该样进行了测定，另4 组测定结果见表 2。表 2 GCr15 样品脱碳层深度测定第 2 组序号 1 2 3 4 5测定值 xi/mm 0.23 0.25 0.23 0.22 0.20序号 6 7 8 9 10测定值 xi/mm 0.23 0.25 0.22 0.22 0.21序号 11 12 13 14 15测定值 xi/mm 0.23 0.23 0.25 0.21 0.22序号 16 17 18 19 20测定值 xi/mm 0.23 0.21 0.21 0.23 0.25序号 21 22 23

5、 24 25测定值 xi/mm 0.21 0.23 0.22 0.24 0.21第 3 组序号 1 2 3 4 5测定值 xi/mm 0.21 0.20 0.20 0.20 0.17序号 6 7 8 9 10测定值 xi/mm 0.19 0.18 0.21 0.20 0.22序号 11 12 13 14 15测定值 xi/mm 0.21 0.19 0.19 0.20 0.22序号 16 17 18 19 20测定值 xi/mm 0.21 0.21 0.22 0.19 0.18序号 21 22 23 24 25测定值 xi/mm 0.21 0.22 0.20 0.19 0.20第 4 组序号 1

6、 2 3 4 5测定值 xi/mm 0.25 0.23 0.21 0.24 0.23序号 6 7 8 9 10测定值 xi/mm 0.21 0.22 0.23 0.21 0.22序号 11 12 13 14 15测定值 xi/mm 0.23 0.20 0.23 0.21 0.22序号 16 17 18 19 20测定值 xi/mm 0.23 0.23 0.21 0.21 0.22序号 21 22 23 24 25测定值 xi/mm 0.23 0.21 0.23 0.22 0.21第 5 组序号 1 2 3 4 5测定值 xi/mm 0.20 0.21 0.19 0.21 0.18序号 6 7

7、8 9 10测定值 xi/mm 0.17 0.21 0.20 0.19 0.21序号 11 12 13 14 15测定值 xi/mm 0.21 0.18 0.17 0.20 0.20序号 16 17 18 19 20测定值 xi/mm 0.21 0.17 0.18 0.18 0.19序号 21 22 23 24 25测定值 xi/mm 0.19 0.20 0.19 0.20 0.19各组数据标准差表组数 1 2 3 4 5sj 0.0153 0.0145 0.0135 0.0118 0.0135合并样本标准差为：（2）210.37mjps标准差 sj的标准差 为：()s（3）21()()0.1

8、3mjjsm（4）.482()psn估因为 ,表示测量稳定，可直接使用 sp。()s估日常测定中，根据 GB/T224-2008 标准，一般取五次测定的平均值作为脱碳层厚度测定值，故由测量重复性引入的测量不确定度分量为：（5）1()0.6135psuxm其自由度：（6）1()2mpjn可见，自由度很大，其结果是非常可靠的。8.2 由金相显微镜放大倍率的不准确性引入的测量不确定度分量 u2（x）本测定项目中，所使用的 Axiovert 40 MAT 金相显微镜放大倍率为 100 倍，由检定证书可知放大倍率的不准确性为1%，属于正态分布，若置信概率取 95%，以上述 5 组数据的平均值 0.210

9、6 作为测定样品脱碳层厚度的最终结果，则由金相显微镜放大倍率的不准确性引入的测量不确定度分量 u2（x）为：（7）0.16%()0.179m8.3 由金相显微镜的分辨率引入的不确定度分量 u3（x）根据 Axiovert 40 MAT 金相显微镜检定证书可知，在 100 倍时数值孔径为 0.25。使用白光作为入射光，人眼通过金相显微镜观察时的最小分辨率为：（8）0.615.20.12d金相显微镜的分辨率属于均匀分布，所以其引入的不确定度分量 u3（x）为：（9）3./().5uxm9 合成标准不确定度的计算表 6 输入量的标准不确定度汇总表 标准不确定度分量不确定度来源 标准不确定度测量重复性 0.00613mm放大倍率 0.00107mm分辨率 0.00352mm输入量彼此独立不相关，所以合成标准不确定度可按下式计算：（10）2213()()()0.714cuxuxm10 扩展不确定度的判定取置信概率 p = 95%，按 k扩展不确定度 为 Ucu= 20.00714 = 0.01428 0.014mmcku11 测量不确定度报告根据上述的评定，评定报告是：总脱碳层厚度的测量值为 0.210mm，U=0.014mm，k=2。