《標準努氏硬度塊校準規范》征求意見稿

1        任務來源
根據國家質量監督檢驗檢疫總局質檢辦量函[2017]25號文件中關于2018年國家計量技術法規文件制定/修訂的計劃，在歸口單位全國力值硬度重力計量技術委員會領導下，由中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所、上海市計量測試技術研究院等單位組成的標準努氏硬度塊校準規范編寫小組對該校準規范進行了制定。
2        制修訂依據與過程
本規范的編寫格式依據JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》，計量術語符合JJF 1001-1998《通用計量術語及定義》，測量不確定度評定與表示符合JJF 1059-1999《測量不確定度評定與表示》的要求。
努氏硬度試驗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定的試驗力壓入試樣表面，經一定的保持時間后卸除試驗力，以壓痕單位投影面積上的試驗力表示試樣的努氏硬度。實際操作中，通過測量壓痕長對角線長度計算壓痕投影面積，進而計算得到努氏硬度值。
努氏硬度試驗是金屬材料機械性能評價的重要手段，其在航空、航天、兵器、船舶等國防系統各領域及汽車制造、醫療衛生等民用單位的應用非常廣泛，貫穿于產品設計、生產、制造及檢驗環節的始終，所以其量值傳遞的質量尤為重要。
標準努氏硬度塊是將努氏硬度量值從基準傳遞到工作硬度計上的傳遞標準，用于金屬努氏硬度計的檢定和校準，在努氏硬度量值傳遞體系中起著重要作用。
目前國內開展標準努氏硬度塊計量工作時遵循的現行標準有效版本為JJG1048-2009《標準努氏硬度塊檢定規程》。由于已使用了近十年，其中很多條款及規范要求都與目前《國家計量檢定規程編寫規則》、《國家計量校準規范編寫規則》和實際應用的要求相差甚遠，對當前計量檢定校準工作的實施具有制約和局限性，本次在其基礎上，制定了新的校準規范，以適應不斷發展變化的硬度計量現狀。
規范制訂過程中，首先相關單位的有關人員成立了起草工作組，并在調研階段，廣泛收集了國內外有關努氏硬度試驗方面的相關標準，了解了目前國內外標準努氏硬度塊的應用現狀。之后，起草小組在對規范的制訂內容及試驗驗證方案進行了廣泛討論并取得了一致意見后，開始了規范的起草工作。在此期間，起草組還進行了大量試驗工作。
3        主要制訂內容說明
3.1        關于適用范圍
本規范適用于試驗力范圍為9.807mN～19.614N，且壓痕長對角線≥0.020mm的標準努氏硬度塊的校準，將試驗力下限從0.09807N擴展到了9.807mN，與ISO 4545的最新標準相一致。。
3.2        關于引用文件
引用文件是構成本規范不可缺少的部分。這一章引用的文件中，引用的檢定規程和國家標準詳列如下：
JJF 1011 力值與硬度計量術語及定義
JJG144 標準測力儀檢定規程
GB/T 18449.1 金屬材料 努氏硬度試驗 第1部分：試驗方法
GB/T 18849.2 金屬材料 努氏硬度試驗 第2部分：硬度計的檢驗與校準
GB/T 18449.3 金屬材料 努氏硬度試驗 第3部分：標準硬度塊的標定
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）適用于本規程。
3.3        關于概述
努氏硬度試驗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定的試驗力壓入試樣表面，經一定的保持時間后卸除試驗力，以壓痕單位投影面積上的試驗力表示試樣的努氏硬度。實際操作中，通過測量壓痕長對角線長度計算壓痕投影面積，并給出了努氏硬度值的計算公式。最后，給出了壓頭幾何形狀和試驗原理示意圖。
3.4        關于計量特性
3.4.1 基本性能
本規范給出了硬度塊的基本性能要求，包括幾何參數、表面粗糙度、不得有磁性、銹蝕等缺陷要求，還給出了自然時效和不允許重新磨平再校準的使用要求。
在標準塊的幾何參數要求中，采用了邊長或直徑≥25mm的描述，使得描述更加準確；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標準相一致。
3.4.2標準塊的硬度范圍及均勻度
將標準塊的硬度范圍下限從HK0.01修改為HK0.001，與ISO標準相一致。
3.5        關于校準條件
校準條件包括環境條件和校準過程中所需計量標準器具等內容。標準塊的硬度值、均勻度和穩定性用標準努氏硬度機進行校準，器技術要求詳見附錄A。
3.6        關于校準項目和校準方法
3.6.1        校準前檢查
本規范要求通過實際操作、觀察和檢驗合格報告的方式進行標準塊基本性能的檢查，符合要求后，再進行其他項目的校準。并要求校準前，應在試驗環境中放置硬度塊2h，全部校準工作應在4h內完成。
3.6.2        硬度值及均勻度的校準
本規范要求校準時應首先確定標準機的系統誤差，并進行修正。對于壓痕數量多于5個時，建議在均勻分布的五個區域共計壓出10、15或25個壓痕。
3.7        關于校準結果表達
本規范給出了標準塊的標記要求，包括：硬度值；供應商或制造商的名稱或標志；編號；試塊的厚度或測試表面的識別標記和校準年份等要求，與ISO標準相一致。
3.8        關于復校時間間隔
本規范給出了復校時間間隔一般不超過一年的建議，主要是出于對國內硬度塊的穩定性質量和與其它硬度塊的標準一致性的考慮。
3.9        關于附錄
3.9.1        附錄A
附錄A給出了標準努氏硬度機的技術要求，主要修改了施加試驗力時間（5~7）s為（7±1）s，修改了試驗力保持時間15s為（14±1）s，取消了壓頭棱錐體表面粗糙度Rz應小于0.1μm的要求，與ISO標準相一致。
3.9.2        附錄B
附錄B給出了努氏硬度塊的《校準記錄》式樣，供出具校準記錄時參考。
3.9.3        附錄C
附錄C給出了努氏硬度塊《校準證書內頁》格式，供出具校準證書時參考。
3.9.4        附錄D
附錄D給出了努氏硬度塊校準硬度值不確定度評定方法及實例，供進行不確定度評定時參考。
4        參考資料
本規范在制定過程中參閱了以下資料：
（1）        JJG 1048-2009《標準努氏硬度塊檢定規程》
（2）        JJG 1047-2009《金屬努氏硬度計檢定規程》
（3）        GB/T 18449.1-2009《金屬材料 努氏硬度試驗 第1部分：試驗方法》
（4）        GB/T 18449.2-2012《金屬材料 努氏硬度試驗 第2部分：硬度計的檢驗與校準》
（5）        GB/T 18449.3-2012《金屬材料 努氏硬度試驗 第3部分：標準硬度塊的標定》
（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