焊接零件的维氏测试:是否映射?

材料的硬度是指材料抵抗较硬材料渗透的能力。它是对材料性能的经验测量，表明材料在静态载荷或划痕下承受压痕的能力。由此得到的硬度值取决于测试技术。

主要技术包括：

1. 采用碳化钨球压头，硬度值由球与压头的直径关系和所使用的试验力计算得出。
2. 维克斯和努普，它使用一个钻石压头与维克斯有一个金字塔形钻石和努普有一个菱形钻石压头，硬度值是从施加的力和结果压头的对角线的长度计算。
3. 洛氏硬度计，使用碳化钨球或锥形金刚石压头，硬度值根据大载荷下的压痕深度与预载荷产生的压痕深度之间的关系计算得出。

有各种各样的商用机器根据上述测试技术进行硬度测试。Buehler是压痕硬度测试设备、制造机器的顶级供应商之一，为所有这些技术单独或组合在一台机器中提供解决方案。2020欧洲杯下注官网

下面的文章重点介绍焊接部件的维氏试验，以及它如何应用于材料映射。缩进映射与映射变化的能力有关欧洲杯足球竞彩

由于材料的非均匀性，样品的硬度降低。欧洲杯足球竞彩非均质性，表现在整个试样的硬度变化，与加工参数有关。这将演示焊接和添加剂制造的金属组件。映射也可用于具有双相或多相成分的材料，显示硬度的局部变化。欧洲杯足球竞彩

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焊接测试

金属部件的焊接接头从焊缝本身开始表现出不同的机械性能，与焊接在一起的部件相比，焊缝可能与焊接工件的材料相同，也可能是不同的材料（合金）。由于该工艺的高温特性，发生熔合工艺，导致从焊缝到母材的微观结构发生局部变化。欧洲杯足球竞彩

靠近熔合线的焊缝区域(母材)周围组织的变化对焊缝的可靠性提出了挑战，该区域容易产生高残余应力(1-2)。高应力的发展加上不需要的微观结构使得焊接接头失效的概率很高。这一区域被归类为焊接中的热影响区(HAZ)，主要在母材/母材中观察到。焊缝的不同组件包括贱金属显示焊缝的渗透深度,热影响区、熔合线和焊缝如图1所示(一个)。对于一个多通道焊接样品,焊缝将一个等价的热影响区,融合线和实际珠焊接结构组合,如图1 (b)所示，有三个焊珠。

图1所示。（a） 焊缝、热影响区和母材的示意图和（b）显示了在低合金钢基体上使用2%硝酸盐蚀刻的三个焊道的角焊缝，以显示焊缝、热影响区和构成焊缝的三个焊道。

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为了观察焊缝微观结构，通过进行金相试验对部件进行微观分析，包括一系列研磨/抛光阶段和蚀刻，以暴露微观结构，见图1（b）。然后，可以对HAZ的程度和/或范围进行金相测试，以确定容易形成微裂纹的危险微观结构变化的潜在区域。

为了定量理解焊缝组织，压痕硬度测试通常根据ISO 9015/15614进行，该标准定义了测试是如何进行的;规定的载荷，母材/母材、有害物质和焊缝的压痕数量，以及压痕之间的距离和焊接接头表面以下的深度。要达到标准中规定的要求需要花费大量的时间，相当具有挑战性，并取决于操作人员的技能/经验。Buehler使用自己的内部软件DiaMet简化了工艺流程，如图2和图3所示，分别用于角焊和对接焊。

图2。图示了角焊缝的硬度测试，从母材、HAZ和焊缝区域观察到差异。

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图3。图示对接焊缝的硬度测试，图表显示了热影响区（HAZ）周围的局部变化。

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根据焊缝和母材类型，焊缝的不同区域将显示不同的微观结构。这些微观结构具有变化的硬度水平，如上图2和图3所示。当向焊缝方向移动时，从连续母材开始，然后是回火和临界间热影响区、细晶粒热影响区、粗晶粒热影响区朝向焊缝熔合线，然后是焊缝。HAZ区域显示出不同的微观结构，并且总是容易出现局部硬度差异，如图3蓝色圆圈所示。很明显，基于ISO9015的标准方法可能会捕获HAZ周围硬度的局部变化，因为它涉及执行一排压痕。对于焊缝的完整图片，焊缝映射可以提供该局部变化和高应力潜在位置的全面概述。

映射

随着自动化硬度测试、测试速度的提高和硬度测试软件的发展，焊接部件定性和定量测试的替代技术如今成为可能。这涉及到在焊缝的扫描区域上执行大量压痕，然后将母材硬度值的差异分配给焊缝颜色代码，软件从中提供硬度变化的视觉输出。使用压痕映射的主要好处是易于识别出现高残余应力的区域。该图还可用于定性检查热影响区、母材和焊接区域，无需蚀刻样品。图4显示了图1和图2中的焊缝样本，绘制了约3000个缩进。

对比图4 (b)和上面的图1，两种技术的蚀刻和绘制的显微照片之间有很好的联系，揭示了焊珠、热影响区和母材/母材。欧洲杯足球竞彩

图4。(a)用显示实际维氏值的图表说明焊缝映射;(b)用焊接孔道(较硬的红色)、热影响区域(浅蓝色)和母材(蓝色)的图表说明焊缝映射。

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图5显示了通过一系列多道次（a）制造的钢对接焊接样品。这些类型的焊缝基本上经过焊后热处理（PWHT），以减少在堆焊过程中产生的残余应力。然而，残余应力并未完全消除，焊后热处理后的焊缝检查也将显示这些区域，如图5（b）和（c）所示。从图中可以明显看出，高残余应力（高硬度值）主要发生在HAZ、焊帽和根部区域周围。

图5。（a） 显示了从根部到焊帽的一系列焊道，（b）和（c）显示了映射后的两个对接焊接部件。焊缝图显示了高应力区域，其特征是焊缝表面的焊趾周围、熔合线附近的热影响区下方以及焊缝根部区域具有高硬度。

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添加剂制造部件

添加剂制造的组件是通过逐层加入材料来构建的。这些部件可以由钢、铬镍铁合金、钛和许多其他材料制成。制造工艺包括粉末床聚变（PBF）和定向能沉积（DED）方法。与PBF方法相比，DED方法通常具有更高的累积率，因为在添加层期间重复热循环，两种方法都会导致残余应力的产生。

这些残余应力对部件的完整性、性能和寿命具有重要作用，因此评估它们的能力至关重要（3-4）。为了绘制出这些部件，首先必须根据维氏压痕试验期间使用的载荷，以表面光洁度水平对其进行金相制备。

图6。图中所示为添加剂制造的部件，图中所示为具有高残余应力（红色）的区域。

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表面/感应淬火表面

某些机械零件通常经过表面硬化处理，通过优化表面磨损特性来提高其机械性能，同时利用低芯强度特性来吸收应力，而不会因反复使用而开裂。示例包括感应淬火曲轴、齿轮（图7）和凸轮轴，例如在汽车行业中发现。这些表面处理的均匀程度以及它们是否符合操作规定的硬度极限，为最终机械性能提供了一定程度的信心。

传统的技术包括对从材料表面到核心的单排硬度压痕进行有效的表面深度或表面硬度深度研究，并注意硬度值低于550维氏点的地方。图7是如何进行加固的快照视图。评估表壳/感应硬化过程的替代和更完整的方法是绘制一个感兴趣的区域，如上图7所示，它强调硬度的均匀性作为使用DiaMet软件中的绘图工具的核心硬度的函数。

图7。图中所示为硬化齿轮齿，用于说明表面硬化的外部区域及其在整个齿轮齿上的均匀性。红色高硬度区域的维氏值接近800维氏，而芯部典型的低硬度区域约为400维氏。

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总结

• 基于ISO标准的焊接测量可以非常快速和容易地使用DiaMet软件上的焊接工具进行。传统的方法需要更长的时间，而且还要基于操作人员的技能/经验。
• 比勒还表明，腐蚀焊缝样品与硬度映射区之间存在良好的相关性。通过类似于蚀刻焊缝样品的显微图，可以很容易地识别母材/母材、HAZs和焊缝。从显微照片中还可以清楚地看到，在多道焊缝中比较容易识别焊缝通道，以及在焊接过程中每个等效焊缝对相邻焊缝的影响。
• 添加剂制造的零件可以在地图上强调硬度的局部变化，作为一种定位高残余应力区域的方法。
• 表面硬化材料可以映射，从而提欧洲杯足球竞彩供硬化过程均匀性的全面图像视图。

参考文献

1. Francis JA, Bhadeshia HKDH和Withers PJ。电厂铁素体钢的焊接残余应力。欧洲杯足球竞彩材料科欧洲杯线上买球学与技术。2007;23日(9):1009 - 1020。
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3. 等。激光焊接ASTM A387 91级钢板的残余应力。欧洲杯足球竞彩材料科欧洲杯线上买球学与工程A. 2013;575:160 - 168。
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5. “Ti-6Al-4V复合材料的制备与力学性能研究”，《材料与设计》，第31卷，第1期，2010年6月，S106-S111欧洲杯足球竞彩
6. 金属沉积:微观结构和力学性能，材料与设计，卷31，增刊1,2010年6月，S106-S111欧洲杯足球竞彩

这些信息已经从比勒提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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