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焊接樣品的金相制備要點(diǎn)

德國(guó)Retsch（萊馳） 2024-11-26 | 閱讀：1047

焊接是一種通過(guò)加熱、加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料，通過(guò)熔焊、壓焊、釬焊等途徑焊件達(dá)到原子結(jié)合的加工工藝，在制造、建筑、航空、汽車、能源等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)地，為確保焊接結(jié)構(gòu)的完整性、可靠性、安全性和使用性，焊接檢驗(yàn)是焊接質(zhì)量管理中重要的一環(huán), 涉及使用一系列非破壞性（外觀、耐壓及密封性等）、無(wú)損（表面及內(nèi)部探傷）及破壞性的檢驗(yàn)方法對(duì)焊接接頭進(jìn)行全面的評(píng)估。其中，在破壞性檢驗(yàn)中，金相檢測(cè)及硬度測(cè)試占據(jù)重要的地位。

日常中，大家很容易混淆“焊接接頭”和“焊縫”兩種說(shuō)法，其實(shí)兩者并不相同。焊接接頭是指兩個(gè)或多個(gè)零件通過(guò)焊接方法連接而成的接點(diǎn)，它包括焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)和母材。因此，焊接接頭是更為廣泛的概念，而焊縫是焊接接頭的一個(gè)組成部分。

焊接接頭組成示意圖

理論｜焊接接頭的金相檢驗(yàn)概述

視檢驗(yàn)?zāi)康牟煌附咏宇^的金相檢驗(yàn)可分為宏觀檢驗(yàn)和微觀檢驗(yàn)。宏觀檢驗(yàn)通過(guò)折斷面檢查和浸蝕面低倍檢查來(lái)確定焊縫和母材的宏觀組織與缺陷，以及母材與焊縫的熔合情況；而微觀檢驗(yàn)則通過(guò)?金相顯微鏡檢查焊接接頭各區(qū)域的組織、寬度和缺陷及測(cè)定顯微硬度。

不管是宏觀還是微觀檢驗(yàn)，焊接樣品在檢測(cè)前通常都涉及到切割取樣，即從較大結(jié)構(gòu)中取出更易于后續(xù)處理的焊接接頭部分。濕式砂輪切割機(jī)搭配合適的切割輪和切割參數(shù)可有效減少切割過(guò)程中對(duì)樣品帶來(lái)的熱損傷和材料變形損傷，同時(shí)切割效率高，是理想的最終切割設(shè)備。

QATM Qcut 350A自動(dòng)濕式砂輪切割機(jī)切割焊接樣品示例

焊接接頭宏觀檢驗(yàn)樣品的制備

宏觀檢驗(yàn)樣品通常無(wú)須鑲嵌。切割取樣后，可視樣品表面狀態(tài)及檢測(cè)要求直接腐蝕或通過(guò)粗/精細(xì)研磨得到一定的表面光潔度后再進(jìn)行腐蝕（后者更為推薦），然后在低倍顯微鏡下進(jìn)行觀察或測(cè)量。

對(duì)于一些尺寸較大或形狀不規(guī)則的樣品，通常難以放入普通試樣夾具固定并進(jìn)行自動(dòng)磨拋，手動(dòng)操作亦很難把持并獲得平整的表面，此時(shí)可考慮選用QATM獨(dú)有的Vario萬(wàn)能中心力夾具，輕松實(shí)現(xiàn)快速省力、重現(xiàn)性好的焊接樣品金相制備。

采用QATM Vario萬(wàn)能試樣夾具固定超大或復(fù)雜焊接樣品

上述宏觀樣品的制備方案

金剛石磨盤具有材料去除速率高、平整性好使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，在制備宏觀檢驗(yàn)焊接樣品時(shí)非常具有優(yōu)勢(shì)。上表即為采用QATM Galaxy系列金剛石磨盤三步快速制備宏觀鋼焊接接頭樣品的方案示例。當(dāng)然如果需要更為細(xì)致的樣品表面，也可再添加一步粒度更細(xì)的Galaxy Yellow（P800-1000）磨盤制備步驟。

關(guān)于腐蝕，最常用的碳和低合金鋼焊接樣品的腐蝕劑是各種濃度的硝酸酒精溶液，或者可以使用10%的過(guò)硫酸銨，此案例中選用3%的硝酸酒精溶液。另外，對(duì)于不銹鋼和鎳基合金等，可考慮電解腐蝕。

焊接接頭宏觀檢驗(yàn)樣品的觀察

焊接接頭的宏觀金相檢測(cè)可在低倍體式鏡下進(jìn)行。然而大批量焊接樣品的宏觀金相檢測(cè)卻往往是極其繁重的工作——為確保每項(xiàng)檢查準(zhǔn)確并且符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，操作人員不得不花費(fèi)大量時(shí)間用于手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備，而且所用的非專業(yè)焊縫檢測(cè)軟件也往往不夠得心應(yīng)手。

QATM Qeye 800光學(xué)系統(tǒng)是依據(jù)DIN EN ISO 5817標(biāo)準(zhǔn)（歐標(biāo)：鋼、鎳、鈦及其合金熔焊接頭缺陷的質(zhì)量等級(jí)）而專業(yè)設(shè)計(jì)的焊縫分析測(cè)量系統(tǒng)，使焊縫的宏觀截面金相檢測(cè)變得更加快速、簡(jiǎn)單、精確。

Qeye 800焊縫光學(xué)分析系統(tǒng)

Qeye采用倒置高清光學(xué)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)最高35倍的綜合放大倍數(shù)。視場(chǎng)范圍可在80x60 mm-2.3x1.7 mm之間變化，即使是較大的焊縫樣品也可以在單一視場(chǎng)中全景顯示。智能區(qū)域照明和專業(yè)罩蓋有助于實(shí)現(xiàn)最佳樣品成像效果。測(cè)量軟件中包含符合標(biāo)準(zhǔn)的全范圍焊縫測(cè)量工具，如焊縫厚度、長(zhǎng)度、熔深等，并可輸入評(píng)估限值，以及輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)報(bào)告。此外，測(cè)量線易于調(diào)整并添加備注，帶有預(yù)定義測(cè)量元素及QATM標(biāo)準(zhǔn)目錄的測(cè)量線模式可以被保存為模板，便于在任何時(shí)候調(diào)用，提升大批量樣品的測(cè)量效率。

焊接接頭微觀檢驗(yàn)樣品的制備

和宏觀檢驗(yàn)不同，用于微觀檢驗(yàn)的樣品對(duì)試樣表面要求更高，需要拋光步驟；相應(yīng)地，因?yàn)闃悠返某叽绮淮?，為了方便后續(xù)制樣處理，一般也會(huì)鑲嵌。對(duì)于焊接類樣品，熱鑲嵌、冷鑲嵌和光固化鑲嵌方法均可選擇，實(shí)踐中可視樣品量、時(shí)間和樣品硬度等因素自行選擇。