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焊接样品硬度检测（维氏）
焊接作为材料连接的一个主要的方法，在现代工业如汽车、机械、能源、化工、航空航天等领域都有广泛的应用。焊接接头机械性能的好坏是评估焊接件是否合格的重要指标。机械性能检测通常有拉伸、弯曲、冲击以及硬度测试。本文主要介绍硬度测试在焊接中的应用。
焊接接头通常是焊接产品中最薄弱的环节，焊接过程的质量控制对最终产品的质量具有非常重要的意义。通常通过无损检测、机械性能测试、金相分析等各种手段来进行焊接过程的质量控制。硬度测试作为机械性能测试的一个重要的手段，在焊接质量控制中有非常广泛的应用。焊接接头通常可分为焊缝、热影响区两部分。焊缝为焊接金属从液态金属冷却而来的部分，在焊接过程中经历了复杂的物理冶金过程，金相组织为铸造组织，通常选用布氏硬度或者宏观维氏对该部分进行硬度检测。热影响区焊接过程中经历了非常复杂的热循环过程，整个区域的金相组织变化范围非常大，是焊接接头中最薄弱的环节。对于不易淬火钢而言，热影响区一般又可细分为熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区、时效脆化区；对于易淬火钢，可分为淬火区、不完全淬火区及回火区。图1为低碳钢的热影响区的组成及各个区域经历的热循环示意图。
图1 低碳钢热影响区组成及焊接热循环
现实情况下，热影响区经历的热循环跟图1所示的理想状况是有比较大的差异的，因此，很难清楚的将热影响区进行如上所述详细的划分。但是通过合适的金相制备及腐蚀，我们可以清楚的观察到热影响区组织的变化。下表为一般钢铁材料焊接样品的基本的制备程序。
表1 通用的钢铁焊接样品制备程序
图2为一个典型的焊接件热影响区组织照片，通过彩色腐蚀，可以很清楚的区分热影响区的各个区域。
图2 典型的低碳钢热影响区
由于焊接热影响区组织变化范围较大，硬度值的变化范围也较大，为了了解焊接参数是否合适，必须获得热影响区金相组织和硬度的变化的详细的信息。为了获得详细的硬度值变化，通常使用宏观维氏硬度对该区域进行硬度检测。图3为一个典型的焊接接头硬度测试要求示意图。
图3 典型的焊接接头硬度测试要求示意图
由图可知，对一个样品，需要测量的位置非常多。当使用常规的硬度计（普通镜头和手动模式）时，很难找到各个测量线的起始位置并调整好测量方向。一般情况下，对于这样一个样品，在测试人员相当熟练的情况下，一个样品也需要至少2个小时，显然效率是非常低的，而且人员的劳动强度也相当大（需要不断的调整测量位置，测量硬度值和记录数据）。对于这种情况，我们推荐使用带全景摄像头的全自动的硬度计,如Tukon2500和VH3100。全景摄像头的好处是可以通过它观察到样品的全貌，从而很容易地找到测量线的起始位置和对齐测量方向。在全自动模式下，测试的效率会大大提高，同时也将测试人员从繁琐的测试过程中解放出来。对于图3所示的样品，在全景模式摄像头和全自动模式下，一个样品测试时间最多为40分钟，相对于普通硬度计，效率提高了3倍多。
