Q345鋼板焊接性能分析解析

1、Q345鋼板焊接性能分析摘 要：本文進(jìn)行了Q345鋼板焊接性能分析。首先根據(jù)板材制定了埋弧焊對(duì)接試驗(yàn)，然后用臥式顯微鏡對(duì)焊接接頭進(jìn)行宏觀和微觀分析，并用維氏硬度測(cè)試儀檢測(cè)焊接接頭的維氏硬度，同時(shí)通過(guò)磁粉檢測(cè)對(duì)焊接試樣進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)。最終通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出此種材料的焊接性能，并與理論進(jìn)行分析比較，總結(jié)了影響Q345焊接性的因素。關(guān)鍵詞：Q345；埋弧焊；臥式顯微鏡；維氏硬度；磁粉檢測(cè)The Welding Performance Analysis of Q345 Steel PlateAbstract: This article has conducted the welding pe

2、rformance analysis of Q345 steel plate. First of all, on the basis of the plate, we drew up a submerged arc welding butt joint test, then used horizontal microscope to analyze the macrostructure and microstructure of the welding joint, and used HV tester to test its Vickers hardness, at the same tim

3、e, using the magnetic particle testing to detect the welding sample on the nondestructive testing. Finally analyzed the test data, summing up such material welding performance, and carried on the analysis comparison theory, summarized the influence factors of Q345 weld ability.Keywords:Q345; Submerg

4、ed Arc Welding; Horizontal Microscope; HV; Magnetic Particle TestingQ345(16Mn)是應(yīng)用最廣用量最大的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，綜合性能好，低溫沖擊韌性，冷沖壓性及切削性能均好，屈服強(qiáng)度345MPa，抗拉強(qiáng)度490Mpa，適用于多種焊接方法，本次實(shí)驗(yàn)選擇焊接性能良好的埋弧焊。牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）Q345CSiMnNbSP0.120.180.551.01.600.0150.0500.0250.0450.050本實(shí)驗(yàn)所用試樣為Q345（2504010）1、埋弧焊工藝1.1 埋弧焊方法簡(jiǎn)介埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接

5、的方法，為電弧焊的一種。埋弧焊的特點(diǎn)是在電弧熱的作用下，焊絲、焊劑和焊件被熔化形成的一層由熔渣和氣體組成的保護(hù)膜，對(duì)焊接區(qū)起到隔離空氣、絕熱和屏蔽光輻射的作用。這種焊接方法，生產(chǎn)率高，焊縫質(zhì)量好，無(wú)弧光輻射和火花飛濺，在室內(nèi)和室外都可焊接各種鋼結(jié)構(gòu)。適用于焊接低碳鋼、低合金鋼及不銹鋼等金屬。1.1.1焊接設(shè)備圖11 埋弧焊設(shè)備如圖11所示，埋弧焊設(shè)備包括埋弧焊機(jī)和各種輔助設(shè)備。其中，埋弧焊機(jī)是核心部分，由機(jī)械系統(tǒng)、焊接電源和控制系統(tǒng)三部分組成。輔助設(shè)備是為了使焊縫處于最佳施焊位置，或?yàn)榱诉_(dá)到某些工藝目的所配置的工藝裝置，包括使焊件準(zhǔn)確定位和夾緊的焊接夾具，使焊件旋轉(zhuǎn)、傾斜、翻轉(zhuǎn)的焊件變位機(jī)，使

6、焊接機(jī)頭準(zhǔn)確送到待焊位置的焊機(jī)變位機(jī)，以及能自動(dòng)回收焊劑的焊劑回收器等。1.2 焊接過(guò)程1.2.1 焊前準(zhǔn)備（1）坡口的選擇 由于埋弧焊使用的電流比較大，熔透深度比較大，因此當(dāng)焊件厚度小于14mm時(shí)可以不開(kāi)坡口，這樣仍能保證良好的焊縫成形。試驗(yàn)所用焊件厚度為10mm，因此，不開(kāi)坡口。（2）焊件的清理 焊接前，用砂紙打磨焊件待焊部位及其周邊部位，以清除其表面的銹蝕、油污、水分、氧化皮等。（3）焊絲的清理和焊劑的烘干 焊接前，將焊絲表面清理干凈。同時(shí)，將試驗(yàn)所用焊劑HJ431按250、2h烘干。（4）焊件的裝配焊件裝配時(shí)，必須保證間隙均勻，高低平整。定位焊的位置應(yīng)在第一道焊縫的背面，長(zhǎng)度一般應(yīng)大于

7、30mm。此次定位焊選用CO2氣體保護(hù)焊，在焊件的對(duì)接部位兩端焊接1cm左右長(zhǎng)的焊縫，防止埋弧焊過(guò)程中焊件的開(kāi)裂。1.2.2焊接工藝參數(shù)的選擇本實(shí)驗(yàn)所用試樣為Q345（2504010），不開(kāi)坡口，對(duì)接接頭雙面焊，選用焊絲H10Mn2（1.2）、焊劑HJ431。根據(jù)試樣厚度及焊絲直徑查熔焊方法與設(shè)備一書(shū)中表5-13選擇埋弧焊工藝參數(shù)如下表11所示：表11 不開(kāi)坡口對(duì)接接頭雙面焊的焊接參數(shù)工件厚度/cm焊絲直徑/mm焊接順序焊接電流/A焊接電壓/V焊接速度/mh-1104正5603127.6反6103227.61.2.3焊接操作過(guò)程本實(shí)驗(yàn)所用的埋弧焊機(jī)型號(hào)為MZ-1000(A310-1000)。具

8、體操作步驟如下：1、在焊料斗內(nèi)裝上HJ431焊劑；2、在焊機(jī)上安裝H10Mn2焊絲；3、將表面清理過(guò)并進(jìn)行定位焊（CO2氣保焊）后的焊件在工作臺(tái)上放置好；4、合上電源，打開(kāi)焊機(jī)開(kāi)關(guān)，讓焊接小車(chē)預(yù)行走，對(duì)正焊縫；5、按表5設(shè)置10mm的Q345對(duì)接接頭正面焊接參數(shù)；6、將焊料斗上的閘門(mén)打開(kāi)；7、按下啟動(dòng)按鈕，埋弧焊機(jī)自動(dòng)進(jìn)行引弧和焊接；8、正面焊接完成后，待焊件稍微冷卻后清除焊縫上渣皮，翻轉(zhuǎn)焊件；9、設(shè)定反面焊接參數(shù)，繼續(xù)進(jìn)行另一面的焊接；10、反面焊接完成后，按下停止按鈕。2.金相試樣的制備2.1金相顯微鏡金相顯微分析是研究金屬和合金組織的主要方法之一，為了探索金屬材料的性能，經(jīng)常需要進(jìn)行金相

9、組織的檢查和分析。金相顯微分析是利用顯微鏡的光學(xué)理論借助于試樣表面對(duì)光線的放射特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的。為了對(duì)金相顯微組織進(jìn)行鑒別和研究，需要將所分析的金屬材料制備成一定尺寸的試樣，并經(jīng)研磨、拋光與腐蝕等工序，最后通過(guò)金相顯微鏡來(lái)觀察和分析金相的顯微組織狀態(tài)及分布情況。顯微組織包括相的組成、數(shù)量、形態(tài)、大小、分布。顯微缺陷則包括各種非金屬夾雜物、裂紋(性質(zhì)、大小、形態(tài)、走向及其與顯微組織的關(guān)系等)、顯微孔洞(大小、分布)、珠光體球化程度和石墨化程度、脫碳、過(guò)燒、過(guò)熱。光學(xué)金相顯微分析廣泛用于火電廠，已成為電廠金屬監(jiān)督中不可缺少的一種重要分析方法。2.1.1金相顯微鏡放大原理 放大鏡是最簡(jiǎn)單的一種光學(xué)儀器，

10、它實(shí)際上是一塊會(huì)聚透鏡（凸透鏡），利用它就可以將物體放大。但金相顯微鏡不象放大鏡那樣由單個(gè)透鏡組成，而是由兩組透鏡組成。 金相顯微鏡是依靠光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)放大作用的，其基本原理如圖21所示。光學(xué)系統(tǒng)主要包括物鏡、目鏡及一些輔助光學(xué)零件。對(duì)著被觀察物體A B的一組透鏡叫物鏡O1；對(duì)著眼睛的一組透鏡叫目鏡O2?，F(xiàn)代顯微鏡的物鏡和目鏡都是由復(fù)雜的透鏡系統(tǒng)所組成。 圖21 金相顯微鏡光路圖光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)可達(dá)到16002000倍。當(dāng)被觀察物體AB置于物鏡前焦點(diǎn)略遠(yuǎn)處時(shí)，物體的反射光線穿過(guò)物鏡經(jīng)折射后，得到一個(gè)放大的倒立實(shí)像A1B1（稱為中間象）。若A1B1處于目鏡焦距之內(nèi)，則通過(guò)目鏡觀察到的物象是經(jīng)目

11、鏡再次放大了的虛象A1B1。由于正常人眼觀察物體時(shí)最適宜的距離是250mm（稱為明視距離），因此在顯微鏡設(shè)計(jì)上，應(yīng)讓虛象A1B1正好落在距人眼250mm處，以使觀察到的物體影像最清晰。 金相顯微鏡總的放大倍數(shù)應(yīng)為物鏡與目鏡放大倍數(shù)的乘積，即M總=M物M目 。在使用顯微鏡觀察試樣時(shí)，應(yīng)根據(jù)其組織的粗細(xì)情況，選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)。以細(xì)節(jié)部分觀察得清晰為準(zhǔn)。 顯微鏡的鑒別能力（鑒別率）是顯微鏡也是物鏡最重要的特性，它是指顯微鏡對(duì)于試樣上最細(xì)微部分所能獲得清晰映象的能力。物鏡的數(shù)值孔徑，表示物鏡的聚光能力。物鏡的數(shù)值孔徑越大，表明物鏡的鑒別能力也就是顯微鏡的鑒別能力越高。2.1.2 金相顯微鏡的操作步驟

12、 金相顯微鏡是一種精密光學(xué)儀器，在使用時(shí)要求細(xì)心和謹(jǐn)慎，嚴(yán)格按照使用規(guī)程進(jìn)行操作。 將顯微鏡的光源插頭接在低壓（6V8V）變壓器上，接通電源。 根據(jù)放大倍數(shù)，選用所需的物鏡和目鏡，分別安裝在物鏡座上和目鏡筒內(nèi)，旋動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器，使物鏡進(jìn)入光路并定位（可感覺(jué)到定位器定位）。 將試樣放在樣品臺(tái)上中心，使觀察面朝下并用彈簧片壓住。 轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪先使鏡筒上升，同時(shí)用眼觀察，使物鏡盡可能接近試樣表面（但不得與之相碰），然后反向轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使鏡筒漸漸下降以調(diào)節(jié)焦距，當(dāng)視場(chǎng)亮度增強(qiáng)時(shí)，再改用微調(diào)手輪調(diào)節(jié)，直到物象最清晰為止。 適當(dāng)調(diào)節(jié)孔徑光欄和視場(chǎng)光欄，以獲得最佳質(zhì)量的物象。 如果使用油浸系物鏡，可在物鏡的

13、前透鏡上滴一些松柏油，也可以將松柏油直接滴在試樣上，油鏡頭用后，應(yīng)立即用棉花沾取二甲苯溶液擦凈，再用擦鏡紙擦干。2.1.3臥式顯微鏡本實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備為臥式金相顯微鏡。大型臥式顯微鏡主要由電源箱、照明光源、顯微鏡主體、垂直照明器、投影與攝影裝置等部分組成，如圖22所示。這種顯微鏡采用雙筒目鏡，使觀察更為方便。光源方面增加了氙燈，這是一種較新穎的光源，提高了光源強(qiáng)度，有利于高倍、偏光、暗場(chǎng)的觀察并提高顯微鏡攝影的質(zhì)量。圖22 臥式顯微鏡該設(shè)備直接與計(jì)算機(jī)相連接，可以直觀的在計(jì)算機(jī)上顯示金屬試樣的微觀組織，并且可以拍攝所需組織的金相照片，操作方便簡(jiǎn)潔。2.2金相試樣的制備金相試樣制備的質(zhì)量好壞，直接影

14、響到組織觀察的結(jié)果。如果樣品制備不符合特定要求，就有可能由于出現(xiàn)假象而產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷，致使整個(gè)分析得不到正確的結(jié)論。因此，為了得到合乎要求的理想金相顯微組織試樣，需要經(jīng)過(guò)一系列的制備過(guò)程。2.2.1 試樣制備過(guò)程：（1）截取所需試樣的表面 選擇合適的、有代表性的試樣是進(jìn)行金相顯微分析及其重要的一步。金相試樣的選擇要考慮取樣部位、取樣方法和試樣尺寸三部分。 a.取樣部位l 取樣部位及檢測(cè)面的選擇取決于被分析材料或零件的特點(diǎn)、加工工藝過(guò)程及熱處理過(guò)程，應(yīng)選擇有代表性的部位；l 生產(chǎn)中常規(guī)檢驗(yàn)所用試樣的取樣部位、形狀、尺寸都有明確的規(guī)定；l 檢驗(yàn)和分析失效的原因時(shí)，應(yīng)根據(jù)失效的原因，除了在材料失效的

15、部位取樣外，還需要在距離破壞處較遠(yuǎn)的部位取樣，以便于對(duì)比分析；l 對(duì)于一般經(jīng)熱處理后的零件，由于金相組織比較均勻，試樣截取可在任一截面進(jìn)行。b.試樣的截取方法l 取樣時(shí)，應(yīng)該保證不使被觀察的截面由于截取而產(chǎn)生組織變化，因此對(duì)不同的材料要采用不同的截取方法；l 對(duì)于軟材料，可以用鋸、車(chē)、刨等加工方法；l 對(duì)于硬材料，可以用砂輪切片機(jī)切割或電火花切割、線切割等方法；l 對(duì)于硬而脆的材料，如白口鑄鐵，可以用錘擊方法；l 在大工件上取樣，可用氧氣切割等方法；l 在用砂輪機(jī)切割或電火花切割時(shí)，應(yīng)采取冷卻措施，以減少由于受熱而引起的試樣組織變化。試樣上由于截取而引起的變形層或燒損層必須在后續(xù)工序中去掉。c

16、.試樣尺寸l 金相試樣的大小以便于握持、易于磨制為準(zhǔn)。通常顯微試樣為直徑1625mm、高1620mm的圓柱體或邊長(zhǎng)為25mm的立方體；l 對(duì)于形狀特殊或尺寸細(xì)小不易握持的試樣，要進(jìn)行鑲嵌或機(jī)械夾持。注意事項(xiàng)：l 試樣取下后一般先用砂輪磨平，對(duì)于很軟的材料（如鋁、銅等有色金屬）可用銼刀搓平；l 在一般情況下，試樣的周界要用砂紙或銼刀磨成圓角，以免在磨光及拋光時(shí)將砂紙或拋光織物劃破；l 對(duì)于需要觀察表層組織（如滲碳層、脫碳曾）的試樣，則不能將邊緣磨圓，這種試樣最好進(jìn)行鑲嵌。（2）試樣表面的磨光與拋光 金相試樣截取好之后，就要對(duì)要觀察表面進(jìn)行磨光與拋光：基本步驟：將要觀察試樣的截面在砂輪機(jī)進(jìn)行粗磨，

17、直到表面比較平整光滑為止。在打磨過(guò)程中，要經(jīng)常用冷水將試樣冷卻，防止過(guò)熱使金相試樣組織發(fā)生變化；選用金相砂紙進(jìn)行精磨。金相砂紙是磨光金相試樣的重要材料，一般采用的磨料為碳化硅和氧化鋁。手工磨光試樣時(shí)，砂紙應(yīng)放在玻璃板上，依次用280號(hào)、500號(hào)、水砂紙、01、03、05、06號(hào)金相砂紙磨光，在磨制過(guò)程中，每換一號(hào)砂紙，試樣磨制方向旋轉(zhuǎn)90，且要將上一號(hào)砂紙磨制的劃痕磨平后才能換下一號(hào)砂紙；在拋光機(jī)上對(duì)試樣表面進(jìn)行拋光，拋光的目的是在于去除金相磨面由細(xì)磨所留下的細(xì)微磨痕及表面變形層，使磨面成為無(wú)劃痕的光滑鏡面。注意事項(xiàng)：l 橫截面：試樣從中心到邊緣組織分布的漸變情況，像表面滲層、硬化層、鍍層等表

18、面處理的深度及其組織，表面缺陷以及非金屬夾雜物在橫截面上的分布情況；l 縱截面：非金屬夾雜物在縱截面上的分布情況、大小、數(shù)量及形狀，金屬的變形程度，如有無(wú)帶狀組織的存在；l 選擇互相垂直的磨面，研究立體形貌；l 嚴(yán)禁在磨片機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)更換砂紙、砂布；l 試片打磨，拋光時(shí)應(yīng)拿緊，并力求與磨面接觸平穩(wěn)；l 拋光操作時(shí)，對(duì)試樣所施加的壓力要均衡，且應(yīng)先重后輕。在拋光初期，試樣上的磨痕方向應(yīng)與拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向垂直，以利較快的拋除磨痕。在拋光后期，需將試樣緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣有利于獲得光亮平整的磨面，同時(shí)能防止夾雜物及硬性的相產(chǎn)生曳尾現(xiàn)象。（3）試樣表面侵蝕本實(shí)驗(yàn)選用化學(xué)侵蝕法，此法是利用化學(xué)試劑的溶液，借助于化

19、學(xué)或電化學(xué)作用顯示金屬的組織。將試樣磨面朝上平放在工作臺(tái)上，以蘸有酒精的棉花在磨面上輕輕揩擦，用吹風(fēng)機(jī)吹干。然后用蘸有硝酸酒精的棉花在磨面上輕輕擦拭，持續(xù)時(shí)間23s后，立即用酒精將表面擦拭干凈，再用吹風(fēng)機(jī)吹干。2.2.2金相試樣顯微組織的觀察與拍攝步驟儀器的開(kāi)機(jī)：接通總電源，然后向上扳動(dòng)儀器上的總電源開(kāi)關(guān)，指示燈亮，向上扳動(dòng)白熾燈開(kāi)關(guān)，指示燈亮，開(kāi)啟相連的電腦。裝上目鏡、物鏡等（根據(jù)要求選擇合適倍數(shù)的物鏡、目鏡）。打開(kāi)電腦桌面快捷方式進(jìn)入軟件，顯示圖像。把試樣放在載物臺(tái)上（試樣要經(jīng)過(guò)預(yù)磨、拋光、腐蝕）。調(diào)整粗、微調(diào)旋鈕進(jìn)行調(diào)焦，觀察電腦屏幕顯示的圖像，直至觀察到清晰的圖像為止。調(diào)整載物臺(tái)位置，

20、找到關(guān)心的視場(chǎng)，調(diào)整圖像的亮度、對(duì)比度，進(jìn)行金相分析。對(duì)圖像進(jìn)行采集和保存（疊加標(biāo)尺）。全部完成后，取下物鏡、目鏡并收藏好。儀器的關(guān)機(jī)：向下扳動(dòng)白熾燈開(kāi)關(guān)，指示燈滅。向下扳動(dòng)儀器上的總電源開(kāi)關(guān)，指示燈滅。電腦關(guān)機(jī)，切斷總電源。3.焊接接頭宏觀及微觀組織分析3.1焊接接頭的宏觀組織 宏觀分析主要內(nèi)容為：觀察與分析焊縫成形、焊縫金屬結(jié)晶方向和宏觀缺陷等。圖31所示為焊接接頭的宏觀組織，可分為三部分：中心區(qū)為焊縫：靠近焊縫的是熱影響區(qū)；兩邊未受影響的是母材區(qū)。圖31 焊接接頭宏觀組織3.2顯微組織的觀察 顯微分析的主要內(nèi)容為：借助于放大100倍以上的光學(xué)金相顯微鏡進(jìn)行觀察，分析焊縫的結(jié)晶形態(tài)、焊接熱

21、影響區(qū)金屬的組織變化和焊接接頭的微觀缺陷等。鋼材焊接后，焊接接頭主要由焊縫和熱影響區(qū)組成。其中，焊縫由經(jīng)過(guò)熔化的金屬部分組成，熱影響區(qū)是焊縫兩側(cè)發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。焊縫的組織取決于焊接時(shí)達(dá)到的最高溫度和隨后的冷卻速度。由于從熔化區(qū)到母材區(qū)的變化是連續(xù)發(fā)生的，所以熱影響區(qū)也沒(méi)有非常明顯的分界線。下列各圖為試驗(yàn)中所拍攝的顯微金相組織： 圖a）為焊縫與母材的過(guò)渡區(qū)顯微組織。中間有一條很明顯的分界線（熔合線），在熔合線的左上半部分為等軸晶區(qū)，該區(qū)為焊縫組織；熔合線右下部分成帶狀的組織為母材組織。 圖a） 圖b）圖b）為焊縫金屬的顯微組織，柱狀晶分布，晶界處為鐵素體，晶內(nèi)為索氏體和鐵素體。冷卻時(shí)，

22、由于向外散熱，故使焊縫的熔融金屬沿?zé)釘U(kuò)散方向結(jié)晶而獲得柱狀晶,此時(shí),先共析的鐵素體沿柱狀晶界析出,由于溫度較高,且冷速又稍快,因此組織呈過(guò)熱特征,但隨后的冷卻過(guò)程中,奧氏體因過(guò)冷度較大,而轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w組織。焊縫晶粒較細(xì)，從金像照片看，存在大量樹(shù)枝晶，焊縫結(jié)晶形態(tài)由合金濃度、結(jié)晶速度、溫度梯度、過(guò)冷度 決定，焊縫結(jié)晶為非自發(fā)形核，即開(kāi)始結(jié)晶是以熔合線處半熔化狀態(tài)的母材晶粒為晶核，在焊縫邊緣，合金濃度較小，溫度梯度大，結(jié)晶速度較快，形核后的晶粒以枝晶形式向焊縫中心生長(zhǎng)，越到焊縫中心，溫度梯度逐漸變小，合金濃度逐漸升高，過(guò)冷度逐漸下降，結(jié)晶速度逐漸減慢，到焊縫中心時(shí)可能出現(xiàn)平面晶，因此，從熔合線至焊

23、縫中心，結(jié)晶形態(tài)為柱狀晶柱狀晶、平面晶共存平面晶，大多數(shù)情況下，焊縫中心不存在平面晶，即焊縫結(jié)晶形態(tài)為柱狀晶柱狀晶、平面晶共存。 圖c）為母材的顯微結(jié)構(gòu)組織，鐵素體和珠光體呈帶狀如圖c）。從金相組織可看出,過(guò)熱區(qū)形成了魏氏組織,容易產(chǎn)生脆化,構(gòu)成了接頭的薄弱環(huán)節(jié),這時(shí)宜以小線能量焊接,在過(guò)熱區(qū)獲取板條馬氏體,韌性會(huì)大大改善。 圖c）3.3維氏硬度的測(cè)量3.3.1 維氏硬度測(cè)量原理 采用正四棱錐體金剛石壓頭，在試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度。 試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商就是維氏硬度值。維氏硬度值按下式計(jì)算： HV = 常數(shù)試驗(yàn)力/壓痕表面積 0.1

24、891 Fd2 式中：HV維氏硬度符號(hào)； F試驗(yàn)力，N； d壓痕兩對(duì)角線d1、d2的算術(shù)平均值，mm實(shí)用中是根據(jù)對(duì)角線長(zhǎng)度d通過(guò)查表得到維氏硬度值。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定維氏硬度壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度范圍為0.0201.400mm3.3.2 維氏硬度計(jì)測(cè)量的具體過(guò)程開(kāi)啟電腦和維氏硬度計(jì)，打開(kāi)維氏硬度測(cè)量軟件。轉(zhuǎn)動(dòng)變荷手輪，選擇合適的試驗(yàn)力（本實(shí)驗(yàn)中設(shè)置為4.903N）。在硬度計(jì)下方按鍵上選擇合適的加載時(shí)間（本實(shí)驗(yàn)中設(shè)置為10s）。在菜單里設(shè)置好相關(guān)數(shù)據(jù)及試樣材料。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，使40X物鏡處于前方位置（此時(shí)光路系統(tǒng)總放大倍率為400）。將試樣放在十字試臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)升降手輪使試臺(tái)上升，觀察電腦屏幕，當(dāng)試件離物鏡下端1m

25、m左右時(shí)，屏幕視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)明亮光斑，此時(shí)應(yīng)緩慢上升試臺(tái)，直至屏幕中觀察到試樣表面清晰成像。將壓頭轉(zhuǎn)至前方位置，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)應(yīng)小心緩慢地進(jìn)行，防止過(guò)快產(chǎn)生沖擊。按“啟動(dòng)”鍵，此時(shí)加試驗(yàn)力，鍵盤(pán)上顯示 “10、9、8、0秒倒計(jì)時(shí)，當(dāng)加載時(shí)間重新跳回設(shè)定值時(shí)，表示加卸試驗(yàn)力結(jié)束。將40物鏡轉(zhuǎn)到前方，在屏幕中可看到壓痕，稍微轉(zhuǎn)動(dòng)升降手輪將其調(diào)到最清楚。點(diǎn)擊電腦屏幕右側(cè)的“圖像態(tài)”，此時(shí)圖像中會(huì)出現(xiàn)兩條紅色的豎線，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵將其中一根豎線拖至與菱形橫向壓痕角相切的位置后，再點(diǎn)擊右鍵將另一根豎線拖至與相對(duì)角相切的位置，此時(shí)出現(xiàn)確定第一條對(duì)角線測(cè)量的對(duì)話框。確定后出現(xiàn)出現(xiàn)兩條紅色的橫線，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵將其中一條橫線

26、拖至與菱形豎向壓痕角相切的位置，再點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵將另一根橫線拖至與對(duì)角相切的位置。此時(shí)出現(xiàn)維氏硬度測(cè)量結(jié)果。確認(rèn)測(cè)量結(jié)果。并按照以上步驟進(jìn)行其他點(diǎn)的測(cè)量。所有硬度點(diǎn)測(cè)量結(jié)束后，生成測(cè)試報(bào)告。3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析采用正四棱錐體金剛石壓頭，在試驗(yàn)力作用下壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度。如下圖所示。圖32 維氏硬度測(cè)量圖示實(shí)驗(yàn)找到六個(gè)不同點(diǎn)，每點(diǎn)之間距離約為1mm左右，測(cè)得其硬度值，其中三個(gè)點(diǎn)的分布如圖32右圖所示，得到不同硬度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)繪圖如下圖33所示：圖33 實(shí)驗(yàn)測(cè)得維氏硬度分布圖分析：從硬度值的測(cè)量結(jié)果可以看到熱影響區(qū)的硬度值是比較大的，并且硬度值不

27、均勻，而焊縫硬度平均值要低于母材。這在一定程度上可以說(shuō)明焊縫的韌性要比母材好。過(guò)熱粗晶區(qū)的韌性要比焊縫和母材都低，這就是由于該區(qū)存在粗大的魏氏組織導(dǎo)致。之后的相變重結(jié)晶區(qū)，因?yàn)橄喈?dāng)于正火，獲得的組織是細(xì)致均勻的，擁有較好的力學(xué)性能，韌性和強(qiáng)度都較高。不完全重結(jié)晶區(qū)由于存在粗大的，組織不均勻，所以韌性較低，并且硬度值也有起伏。4.焊件的無(wú)損檢測(cè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)后迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新的綜合性工程科學(xué)，它已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于眾多的科技領(lǐng)域特別是工業(yè)領(lǐng)域。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要是根據(jù)物質(zhì)的各種物理特性變化，在不損傷被檢物使用性能與形狀的條件下可以實(shí)現(xiàn)百分之百檢查，從而判斷被檢物的質(zhì)量狀況。為了保障在

28、役設(shè)備的安全運(yùn)行，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以充分發(fā)揮其非破壞性及可靠性并且在許多情況下更可以實(shí)施原位檢測(cè)(即不需拆卸解體)的特長(zhǎng)。因此，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)、物理研究和生物工程等廣大科技領(lǐng)域獲得極大的重視和迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為控制產(chǎn)品質(zhì)量、保證設(shè)備安全運(yùn)行等方面的極為重要的技術(shù)手段。盡管無(wú)損檢測(cè)技術(shù)本身并非是一種生產(chǎn)技術(shù)，但其技術(shù)水平卻能反映該部門(mén)、該行業(yè)、該地區(qū)甚至該國(guó)的工業(yè)技術(shù)水平。然而，在一般設(shè)備或者普通民用設(shè)備的診斷維護(hù)工程中目視檢測(cè)等常規(guī)無(wú)損檢測(cè)都尚未受到足夠的重視和廣泛應(yīng)用。4.1 目視檢測(cè)（Visual Testing）4.1.1 目視檢測(cè)基本方法目視檢查在無(wú)損檢測(cè)中占有重要地位

29、，許多重要故障都是在目視發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后再用儀器檢查的，隨著CCD技術(shù)的發(fā)展，用以輔助目視檢測(cè)的儀器也發(fā)展很快，可以列入此類(lèi)的有視頻顯微鏡系統(tǒng)、視頻內(nèi)窺鏡、視頻孔探儀等。目視檢測(cè)，是國(guó)內(nèi)實(shí)施的比較少，但在國(guó)際上非常重視的無(wú)損檢測(cè)第一階段首要方法。按照國(guó)際慣例，目視檢測(cè)要先做，以確認(rèn)不會(huì)影響后面的檢驗(yàn)。按照國(guó)際慣例，目視檢測(cè)要先做，以確認(rèn)不會(huì)影響后面的檢驗(yàn)，再接著做四大常規(guī)檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)國(guó)際級(jí)的培訓(xùn)，其VT檢測(cè)技術(shù)會(huì)比較專業(yè)，而且很受?chē)?guó)際機(jī)構(gòu)的重視。 VT常常用于目視檢查焊縫，焊縫本身有工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，都是可以通過(guò)目測(cè)和直接測(cè)量尺寸來(lái)做初步檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)咬邊等不合格的外觀缺陷，就要先打磨或者修整，之后才做其他深

30、入的儀器檢測(cè)。例如焊接件表面和鑄件表面較多VT做的比較多，而鍛件就很少，并且其檢查標(biāo)準(zhǔn)是基本相符的。4.1.2 表面目視檢驗(yàn)的條件 l 直接目視檢驗(yàn)時(shí)，眼睛與被檢表面的距離不得大于610mm，視線與被檢表面所成的視角不小于30。 l 被檢表面應(yīng)有足夠的照明，一般檢驗(yàn)時(shí)光照度不得低于1601x；對(duì)細(xì)小缺陷進(jìn)行鑒別時(shí)，光照度不得低于5401x。 l 可以使用25倍的放大鏡，對(duì)細(xì)小缺陷進(jìn)行鑒別。 4.1.3 檢驗(yàn)工具 檢驗(yàn)用的焊接檢驗(yàn)尺、量具和儀器必須經(jīng)計(jì)量檢定部門(mén)的檢驗(yàn)合格。 幾何外形尺寸測(cè)量用的樣板應(yīng)符合有關(guān)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。4.1.4 目視結(jié)果與分析焊后焊材的一部分如圖41所示，可以明顯地看

31、到母材表面有飛濺和凹坑。凹坑飛濺 圖41 目視檢測(cè)照片分析：上述的凹坑可能是在取樣過(guò)程中，被其他工件碰壞的，不是焊接造成的。飛濺造成的原因是，焊接過(guò)程中焊接電流過(guò)大，造成熔滴飛濺。4.2 磁粉檢測(cè)（Magnetic Particle Testing）4.2.1 磁粉檢測(cè)基本原理鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變 而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見(jiàn)的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。4.2.2 磁粉檢測(cè)適用范圍1. 適用于檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面缺陷，例如：表面和近表面間隙極窄的裂紋和目視難以看出的其他缺陷。 不適合檢測(cè)埋藏較深的內(nèi)部缺陷。2. 適用于檢測(cè)鐵鎳基鐵磁性材料，例如：馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼材料，不適用于檢測(cè)非磁性材料，例如：奧氏體不銹鋼材料。3. 適用于檢測(cè)未加工的原材料（如鋼坯）和加工的半成品、成品件及在役與使用過(guò)的工件。4. 適用于檢測(cè)管材棒材板材形材和鍛鋼件鑄鋼件及焊接件。5. 適用于檢測(cè)工件表面和近表面的延伸方向與磁力線方向盡量垂直的缺陷，但不適用于檢測(cè)延伸方向與磁力線方向夾角小于20度的缺陷。6. 適用于檢測(cè)工件表面和近表面