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

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 1059 —1999 测量不确定度评定与表示JJG 012—1996 金相显微镜检定规程GB/T224—2008 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15C〜30C；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100X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）定，数据见表1。

表1 GCr15样品脱碳层深度测定（第一组）序号12345测定值Xi/mm0.230.210.200.190.20序号678910测定值Xi/mm0.230.200.220.190.23序号1112131415测定值Xi/mm0.210.220.190.200.23序号1617181920测定值Xi/mm0.210.220.230.210.22序号2122232425测定值Xi/mm0.230.190.220.190.23标准差为:、以-X）2胡 （1）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12345测定值Xi/mm0.230.250.230.220.20序号678910测定值Xi/mm0.230.250.220.220.21序号111213「1415测定值Xi/mm0.230.230.250.210.22序号1617181920测定值Xi/mm0.230.210.21P 0.230.25序号2122232425测定值Xi/mm0.210.230.22「0.240.21第3组序号12345测定值Xi/mm0.210.200.200.200.17序号678910测定值Xi/mm0.190.180.210.200.22序号1112131415测定值Xi/mm0.210.190.190.200.22序号1617181920测定值Xi/mm0.210.210.220.190.18序号2122232425测定值Xi/mm0.210.220.200.190.20第4组序号12345测定值xi/mm0.250.230.210.240.23序号678910测定值xi/mm0.210.220.230.210.22序号1112131415测定值xi/mm0.230.200.230.210.22序号1617181920测定值xi/mm0.230.230.210.210.22序号2122232425测定值xi/mm0.230.210.230.220.21第5组序号12345测定值xi/mm0.200.210.190.210.18序号678「910测定值xi/mm0.170.210.200.190.21序号111213「1415测定值xi/mm0.210.180.170.200.20序号1617181920测定值xi/mm0.210.170.18「0.180.19序号2122232425测定值xi/mm0.190.200.19「0.200.19各组数据标准差表组数12345Sj0.01530.01450.01350.01180.0135合并样本标准差为:mSp(2)(3)' s2— = 0.0137mmm标准差Sj的标准差；？(s)为:Jm - 2(Sj -s)2 0.0013mmm—1Sp2(n-1)=0.00484mm因为；？(s) ＜：?估(s),表示测量稳定，可直接使用 Sp。

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:其自由度:SpUi(x)二 5=0.00613mm(5)m■■■：'■ p =、j = m( n -1) =120 (6)j 4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土 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0.2106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)0.2106 3%u2(x) 0.00107 mm1.968.3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)(9)0.61 0.5d 1.22」m =0.0122mm0.25U3 ( x)为: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/、 0.0122/2 cccc"u3(x) 0.00352mm♦ 39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：uc(x)「u"x) u；(x) u；(x) = 0.00714mm ( 10)10扩展不确定度的判定取置信概率p = 95%，按k = 2扩展不确定度 u为 U = k ucU - k uc = 2 X 0.00714 = 0.01428 〜0.014mm11 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。