焊缝可能是相同材料的焊接,也可能涉及到不同材料的焊接,在焊接区域附近的组织会显示出不同的机械性能。是由于在工艺过程中的高温使材料间发生了融合,导致微观结构到宏观局部都会发生变化。
熔合线附近的焊接区域(母材)的微观结构变化对焊缝的性能提出了影响,该区域容易产生高残留应力,以及不希望出现的组织结构,使焊点区域容易失效。该区域被归类为焊缝中的热影响区(HAZ)。如图1(a)所示,焊接的区域可以细分为几个不同的区域,包括显示焊缝熔深的母材区、热影响区、焊缝区。对于多道焊接的样品,由于焊接结构的建立,每个焊道都会有相应的热影响区、熔合线和焊缝,如图1(b)所示,有3个焊道。
图1(a)是焊缝、热影响区和母材的示意图,(b)显示了在低合金钢基体上用2%Nital蚀刻的圆角焊缝和三个焊道,以显示焊缝、热影响区和构成焊缝的三个焊道。
为了观察焊接的微观结构,通过金相制备包括磨抛腐蚀等步骤来揭示微观结构,图1(b)。然后可以对热影响区的程度和范��进行金相分析,以确定容易形成微裂纹的极端微结构变化的潜在区域。
图2说明了角焊缝的硬度测试,以及从母材、热影响区和焊接区域观察到的差异
为了定量了解焊接微观结构,通常根据ISO 9015/15614进行压痕硬度测试,该标准描述了测试方法;规定了母材、热影响区和焊缝的载荷、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。要满足标准中规定的要**相当困难的,耗费时间且受限于操作员的技能/经验。使用标乐的DiaMet自动化硬度测试软件可简化这个过程,如图2和图3所示,分别是角焊和对接焊。
图3说明了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
根据焊缝和母材类型,焊缝的不同区域将表现出不同的微观结构。如上图2和3所示,这些微观结构具有不同的硬度水平。当您向焊缝移动时,您将从不间断的母材开始,接着是一个带有回火和临界间热影响区的区域,一个细晶粒的热影响区,一个朝向焊缝熔合线的粗晶粒的热影响区,然后是焊缝。热影响区表现出不同的微观结构,并且总是容易出现硬度的局部变化,如图3蓝色圆圈所示。很明显,基于ISO9015的标准技术可能捕获热影响区周围硬度的局部变化,因为它涉及到一排压痕。为了**了解焊缝的情况,焊缝云图可以提供这种局部变化和潜在高应力位置的详尽概述。