2022年8月，客戶在測試中發現自己的測試結果有異常，尋求國高材分析測試中心檢測工程師幫助，希望可以助力他查找測試結果差異的原因。具體情況如下：測試球壓痕硬度得到55N/mm²的結果，此款樣品的球壓痕硬度值在39 N/mm2以內，超出了樣品的合格范圍內。在相同設備、相同樣品、測試手法相差無幾的情況下，客戶自己的測試結果與測試標準范圍相差較大，對此尋找測試結果差異的原因并解決。

排查與分析

2.1設備硬件排查

根據標準《GB/T 3398.1-2008塑料 硬度測定 第1部分：球壓痕法》中規定：球壓痕硬度是指以規定直徑的鋼球，在試驗負荷作用下，垂直壓入試樣表面，保持一定時間后單位壓痕面積上所承受的壓力，其計算公式：球壓痕硬度=施加的負荷/壓入的表面積。從計算公式中來看影響測試結果主要的因素有兩點：施加的負荷和壓頭表面積。

球壓痕硬度測試的壓頭鋼球直徑為（5.0±0.05）mm，且試驗后該鋼球不能顯出任何變形或損傷。在檢查客戶使用的鋼球時直徑確認符合標準要求見圖1，發現鋼球表面有不明黑點詳見圖2，初步判定是鋼球表面的損傷，不排除是鋼球表面的損傷導致的測試結果有偏差，更換了好的壓頭后對同一個樣進行對比測試，發現測試結果相差并不大。通過使用二次元設備觀察有破損鋼球，發現是鋼球其表面附著了一層黑色物質，可通過紗布擦拭祛除污漬，祛除后鋼球可正常使用，測試結果與之前相差不大。

表1  不同鋼球對比測試結果

排除了使用的鋼球為導致誤差的因素后，其次對球壓痕硬度砝碼組合的單個砝碼進行稱重確認砝碼狀態，稱重結果如表2：

表2 硬度測試中所用砝碼質量

從表2中可以看出測試使用的砝碼組合重量在誤差范圍內，滿足使用要求。根據球壓痕硬度計算公式來看，壓痕器上的負荷不等于試驗負荷，除了砝碼本身的重量之外還需考慮到機架變形修正后的壓入深度的情況。

2.2設備軟件排查

在排查完設備硬件確認沒有問題之后，還需對設備的軟件設置進行排查，需要考慮機架變形的修正壓入深度。測試球壓痕硬度時選用的自動模式，為了確認是否為機架變形修正后的壓入深度有誤，客戶與設備廠家溝通后選用手動模式。自動模式是通過軟件設置軟件計算直接得出球壓痕硬度值，通過使用手動模式和自動模式測試結果進行比對，根據比對的測試結果可以確認自動模式的軟件設置確實有問題（見表3）。

表3  不同模式下對比測試結果

檢查設備軟件中的修正深度與標準有偏差見圖4，按照正確的修正深度進行調整見表4。

表4   標準修正因素

按照表4的要求修正后，需要立刻對設備進行確認。由于缺少球壓痕硬度標快，所以選取了幾種不同材質以及球壓痕硬度值的樣品進行比對。

在修正了設備深度后并且驗證了球壓痕硬度的測試結果比對在允差范圍內，為了避免深度修正影響洛氏硬度，根據洛氏硬度標準《GB.T 3398.2 塑料 硬度測定 第2部分：洛氏硬度》中的附錄A和《ASTM D785-65 塑料與電絕緣材料洛氏硬度試驗方法》中的方法B，通過計算出洛氏-α硬度，根據Fett證明的洛氏-α硬度（HRa）與球壓痕硬度（H）之間存在的數學公式，換算出球壓痕硬度，兩者之間的關系圖如圖6所示，換算得到的球壓痕硬度結果與測試結果一致。最后幫客戶解決了問題。