发布时间：2015/2/6 11:58:00    浏览量：8836

灰铸铁金相检验的不确定度估算

解 昊

（陕西法士特集团铸造公司，陕西 宝鸡 722409）

摘要：本文通过对HT200灰铸铁进行金相检验测量以及对标准不确定度的影响因素的分析，对重复性测量引入和目镜刻度尺示值变化引起的不确定度分量分别进行A类评定和B类评定，并合成标准不确定度和计算扩展不确定度，在一定程度上提高了测量数据的准确性。

关键词：金相检验测量；A类评定；B类评定；标准不确定度

中图分类号：TG115.3 文献标识码：A

1 前言

灰铸铁碳量较高（为2.7%-4.0%），可看成是碳钢的基体加片状石墨[1]。按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁，铁素体——珠光体基体灰铸铁，珠光体基体灰铸铁[1]。其中珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要的铸件[1]。本文对HT200珠光体基体灰铸铁进行金相检验测量，建立测量石墨长度的数学模型，对影响测量结果的因素进行分析和计算[2]，最后进行不确定度估算。

2 金相检验测量过程

2.1 试样选取与制备

因考虑对铸件强度和硬度的要求，本文选取的是牌号为HT200的灰铸铁试样。根据GB/T 7216-2009 灰铸铁金相检验标准，试样要按照GB/T 9439的规定截取，按照GB/T 13298的规定进行制备[2]。为防止试样在截取或制备过程中组织发生变化或石墨发生剥落及曳尾[2]，首先对选取的试块进行打磨并抛光，其次进行浅腐蚀，最后进行冲洗和吹干。

2.2检验测量

将制备好的试样放在显微镜载物台上观察，利用目镜中刻度尺测量出HT200灰铸铁试样受检面的石墨长度，再根据显微镜的扩大倍数来换算成实际读出长度，得到的数据即为读出的HT200试样受检面的石墨长度。

2.3 测量过程的数学模型

M=L+S1+S2

式中，M——石墨长度，L——换算后实际读数，S1——显微镜示值误差，S2——重复性测量引起的误差。

2.4 测量结果

本文使用校准后的奥林巴斯GX51型显微镜在放大倍数为1000倍情况下，对HT200灰铸铁试样进行10次测量，换算后的读数如下（单位：μm）：

次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
结果	10.16	10.15	10.18	10.17	10.18	10.15	10.17	10.18	10.19	10.17

3 不确定度的估算

本文中使用的仪器是经过生产厂家的调试和校准的，因此在进行不确定度评定过程中只考虑重复性测量引入的不确定度分量和目镜刻度尺示值变化引起的不确定度分量。

3.1 重复性测量引起的不确定度

根据测量不确定度评定与表示的国家计量技术规范（JJF1059-1999）的规定[3]，重复性测量引起的不确定度一般使用标准不确定度的A类评定[3]，计算过程如下：

首先计算样本平均值： （1）

其次计算样本方差： （2）

最后计算样本标准差（即标准不确定度） （3）

根据以上3个公式经过计算最终得到重复性测量引起的不确定度=0.00421637

3.2 目镜刻度尺示值变化引起的不确定度

根据测量不确定度评定与表示的国家计量技术规范（JJF1059-1999）的规定[3]，目镜刻度尺示值变化引起的不确定度一般使用标准不确定度的B类评定[3]。在本文中，显微镜的测量精度为0.01μm，按均匀分布，目镜刻度尺示值变化引起的标准不确定度为：

=0.0057736721

3.3 合成不确定度的计算

因为不确定度的两个分量各不相关，根据测量不确定度评定与表示的国家计量技术规范（JJF1059-1999）的规定[3] ，合成的标准不确定度为：

0.007149

3.4 扩展不确定度的计算

根据测量不确定度评定与表示的国家计量技术规范（JJF1059-1999）的规定[3]，取包含因子k=2，得到扩展不确定度为：U=0.007149×2≈0.014，相对误差的不确定度为：Urel=0.14%

4 结果分析

本文经过对HT200灰铸铁试样的金相检验测量，得到受检面的石墨长度观测值，结合标准不确定度的计算方法，最终得到HT200灰铸铁试样的石墨长度的不确定度表示：

C=（10.17±0.014）μm，k=2

5 结论

本文通过对HT200灰铸铁进行金相检验测量，得到受检面的石墨长度观测值。经过分析标准不确定度的影响因素，对重复性测量引入的不确定度分量和目镜刻度尺示值变化引起的不确定度分量进行估算，从而得出合成的标准不确定度和扩展不确定度。本文经过HT200灰铸铁试样石墨长度的不确定度估算对提高金相检验测量的准确性具有一定的指导作用。

参考文献：

[1] 豆丁网用户. 灰铸铁牌号判定2012-09-12.

[2] 李兰群,白书霞,王岩,李才红. 硅锰合金中碳含量的红外吸收法测量不确定度评定[J].河北冶金,2012,(6):24-29.

[3] 中华人民共和国国家标准GB/T 7216-2009.灰铸铁金相检验[S].2009.

[4] 中华人民共和国国家计量技术规范JJF1059-1999.测量不确定度评定与表示[S]. 1999.http://www.mxhslw.com