Q345钢板焊接性分析
摘 ：文进行Q345钢板焊接性分析首先根板材制定埋弧焊接试验然卧式显微镜焊接接头进行宏观微观分析维氏硬度测试仪检测焊接接头维氏硬度时通磁粉检测焊接试样进行损检测终通试验数进行分析出种材料焊接性理进行分析较总结影响Q345焊接性素
关键词：Q345埋弧焊卧式显微镜维氏硬度磁粉检测
The Welding Performance Analysis of Q345 Steel Plate
Abstract This article has conducted the welding performance 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 time 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
KeywordsQ345 Submerged Arc Welding Horizontal Microscope HV Magnetic Particle Testing
Q345(16Mn)应广量低合金高强度结构钢综合性低温击韧性冷压性切削性均屈服强度≥345MPa抗拉强度≥490Mpa适种焊接方法次实验选择焊接性良埋弧焊
牌号
化学成分（质量分数）
Q345
C
Si
Mn
Nb
S
P
012～018
055
10～160
0015～0050
0025～0045
≤0050
实验试样Q345（250×40×10）
1埋弧焊工艺
11 埋弧焊方法简介
埋弧焊指电弧焊剂层燃烧进行焊接方法电弧焊种埋弧焊特点电弧热作焊丝焊剂焊件熔化形成层熔渣气体组成保护膜焊接区起隔离空气绝热屏蔽光辐射作种焊接方法生产率高焊缝质量弧光辐射火花飞溅室室外焊接种钢结构适焊接低碳钢低合金钢锈钢等金属
111焊接设备
图1—1 埋弧焊设备
图1—1示埋弧焊设备包括埋弧焊机种辅助设备中埋弧焊机核心部分机械系统焊接电源控制系统三部分组成辅助设备焊缝处佳施焊位置达某工艺目配置工艺装置包括焊件准确定位夹紧焊接夹具焊件旋转倾斜翻转焊件变位机焊接机头准确送焊位置焊机变位机动回收焊剂焊剂回收器等
12 焊接程
121 焊前准备
（1）坡口选择
埋弧焊电流较熔透深度较焊件厚度14mm时开坡口样保证良焊缝成形试验焊件厚度10mm开坡口
（2）焊件清理
焊接前砂纸磨焊件焊部位周边部位清表面锈蚀油污水分氧化皮等
（3）焊丝清理焊剂烘干
焊接前焊丝表面清理干净时试验焊剂HJ431250℃2h烘干
（4）焊件装配
焊件装配时必须保证间隙均匀高低整定位焊位置应第道焊缝背面长度般应30mm次定位焊选CO2气体保护焊焊件接部位两端焊接1cm左右长焊缝防止埋弧焊程中焊件开裂
122焊接工艺参数选择
实验试样Q345（250×40×10）开坡口接接头双面焊选焊丝H10Mn2（Φ12）焊剂HJ431根试样厚度焊丝直径查熔焊方法设备书中表513选择埋弧焊工艺参数表1—1示：
表1—1 开坡口接接头双面焊焊接参数
工件厚度cm
焊丝直径mm
焊接序
焊接电流A
焊接电压V
焊接速度m·h1
10
4
正
560
31
276
反
610
32
276
123焊接操作程
实验埋弧焊机型号MZ1000(A3101000)具体操作步骤：
1焊料斗装HJ431焊剂
2焊机安装H10Mn2焊丝
3表面清理进行定位焊（CO2气保焊）焊件工作台放置
4合电源开焊机开关焊接车预行走正焊缝
5表5设置10mmQ345接接头正面焊接参数
6焊料斗闸门开
7启动钮埋弧焊机动进行引弧焊接
8正面焊接完成焊件稍微冷清焊缝渣皮翻转焊件
9设定反面焊接参数继续进行面焊接
10反面焊接完成停止钮
2金相试样制备
21金相显微镜
金相显微分析研究金属合金组织方法探索金属材料性常需进行金相组织检查分析金相显微分析利显微镜光学理助试样表面光线放射特点进行金相显微组织进行鉴研究需分析金属材料制备成定尺寸试样研磨抛光腐蚀等工序通金相显微镜观察分析金相显微组织状态分布情况显微组织包括相组成数量形态分布显微缺陷包括种非金属夹杂物裂纹(性质形态走显微组织关系等)显微孔洞(分布)珠光体球化程度石墨化程度脱碳烧热……光学金相显微分析广泛火电厂已成电厂金属监督中缺少种重分析方法
211金相显微镜放原理
放镜简单种光学仪器实际块会聚透镜（凸透镜）利物体放金相显微镜象放镜样单透镜组成两组透镜组成
金相显微镜光学系统实现放作基原理图2—1示光学系统包括物镜目镜辅助光学零件着观察物体A B组透镜物镜O1着眼睛组透镜目镜O2现代显微镜物镜目镜复杂透镜系统组成
图2—1 金相显微镜光路图
光学显微镜放倍数达1600～2000倍观察物体AB置物镜前焦点略远处时物体反射光线穿物镜折射放倒立实A1B1（称中间象）A1B1处目镜焦距通目镜观察物象目镜次放虚象A1’B1’正常眼观察物体时适宜距离250mm（称明视距离）显微镜设计应虚象A1’B1’正落距眼250mm处观察物体影清晰
金相显微镜总放倍数应物镜目镜放倍数积M总M物ХM目 显微镜观察试样时应根组织粗细情况选择适放倍数细节部分观察清晰准 显微镜鉴力（鉴率）显微镜物镜重特性指显微镜试样细微部分获清晰映象力物镜数值孔径表示物镜聚光力物镜数值孔径越表明物镜鉴力显微镜鉴力越高
212 金相显微镜操作步骤
金相显微镜种精密光学仪器时求细心谨慎严格规程进行操作
① 显微镜光源插头接低压（6V～8V）变压器接通电源
② 根放倍数选需物镜目镜分安装物镜座目镜筒旋动物镜转换器物镜进入光路定位（感觉定位器定位）
③ 试样放样品台中心观察面弹簧片压住
④ 转动粗调手轮先镜筒升时眼观察物镜接试样表面（相碰）然反转动粗调手轮镜筒渐渐降调节焦距视场亮度增强时改微调手轮调节直物象清晰止
⑤ 适调节孔径光栏视场光栏获佳质量物象
⑥ 果油浸系物镜物镜前透镜滴松柏油松柏油直接滴试样油镜头应立棉花沾取二甲苯溶液擦净擦镜纸擦干
213卧式显微镜
实验设备卧式金相显微镜型卧式显微镜电源箱明光源显微镜体垂直明器投影摄影装置等部分组成图2—2示种显微镜采双筒目镜观察更方便光源方面增加氙灯种较新颖光源提高光源强度利高倍偏光暗场观察提高显微镜摄影质量
图2—2 卧式显微镜
该设备直接计算机相连接直观计算机显示金属试样微观组织拍摄需组织金相片操作方便简洁
22金相试样制备
金相试样制备质量坏直接影响组织观察结果果样品制备符合特定求出现假象产生错误判断致整分析正确结合求理想金相显微组织试样需系列制备程
221 试样制备程：
（1）截取需试样表面
选择合适代表性试样进行金相显微分析重步金相试样选择考虑取样部位取样方法试样尺寸三部分
a取样部位
l 取样部位检测面选择取决分析材料零件特点加工工艺程热处理程应选择代表性部位
l 生产中常规检验试样取样部位形状尺寸明确规定
l 检验分析失效原时应根失效原材料失效部位取样外需距离破坏处较远部位取样便分析
l 般热处理零件金相组织较均匀试样截取截面进行
b试样截取方法
l 取样时应该保证观察截面截取产生组织变化材料采截取方法
l 软材料锯车刨等加工方法
l 硬材料砂轮切片机切割电火花切割线切割等方法
l 硬脆材料白口铸铁锤击方法
l 工件取样氧气切割等方法
l 砂轮机切割电火花切割时应采取冷措施减少受热引起试样组织变化试样截取引起变形层烧损层必须续工序中掉
c试样尺寸
l 金相试样便握持易磨制准通常显微试样直径16～25mm高16～20mm圆柱体边长25mm立方体
l 形状特殊尺寸细易握持试样进行镶嵌机械夹持
注意事项：
l 试样取般先砂轮磨软材料（铝铜等色金属）锉刀搓
l 般情况试样周界砂纸锉刀磨成圆角免磨光抛光时砂纸抛光织物划破
l 需观察表层组织（渗碳层脱碳）试样边缘磨圆种试样进行镶嵌
（2）试样表面磨光抛光
金相试样截取观察表面进行磨光抛光：
基步骤：
①观察试样截面砂轮机进行粗磨直表面较整光滑止磨程中常冷水试样冷防止热金相试样组织发生变化
②选金相砂纸进行精磨金相砂纸磨光金相试样重材料般采磨料碳化硅氧化铝手工磨光试样时砂纸应放玻璃板次280号500号水砂纸01030506号金相砂纸磨光磨制程中换号砂纸试样磨制方旋转90号砂纸磨制划痕磨换号砂纸
③抛光机试样表面进行抛光抛光目金相磨面细磨留细微磨痕表面变形层磨面成划痕光滑镜面
注意事项：
l 横截面：试样中心边缘组织分布渐变情况表面渗层硬化层镀层等表面处理深度组织表面缺陷非金属夹杂物横截面分布情况
l 截面：非金属夹杂物截面分布情况数量形状金属变形程度带状组织存
l 选择互相垂直磨面研究立体形貌
l 严禁磨片机旋转时更换砂纸砂布
l 试片磨抛光时应紧力求磨面接触稳
l 抛光操作时试样施加压力均衡应先重轻抛光初期试样磨痕方应抛光盘转动方垂直利较快抛磨痕抛光期需试样缓缓转动样利获光亮整磨面时防止夹杂物硬性相产生曳尾现象
（3）试样表面侵蚀
实验选化学侵蚀法法利化学试剂溶液助化学电化学作显示金属组织
试样磨面放工作台蘸酒精棉花磨面轻轻揩擦吹风机吹干然蘸硝酸酒精棉花磨面轻轻擦拭持续时间2～3s立酒精表面擦拭干净吹风机吹干
222金相试样显微组织观察拍摄步骤
①仪器开机：接通总电源然扳动仪器总电源开关指示灯亮扳动白炽灯开关指示灯亮开启相连电脑
②装目镜物镜等（根求选择合适倍数物镜目镜）
③开电脑桌面快捷方式进入软件显示图
④试样放载物台（试样预磨抛光腐蚀）
⑤调整粗微调旋钮进行调焦观察电脑屏幕显示图直观察清晰图止
⑥调整载物台位置找关心视场调整图亮度度进行金相分析
⑦图进行采集保存（叠加标尺）
⑧全部完成取物镜目镜收藏
⑨仪器关机：扳动白炽灯开关指示灯灭扳动仪器总电源开关指示灯灭电脑关机切断总电源
3焊接接头宏观微观组织分析
31焊接接头宏观组织
宏观分析容：观察分析焊缝成形焊缝金属结晶方宏观缺陷等图3—1示焊接接头宏观组织分三部分：①中心区焊缝：②焊缝热影响区③两边未受影响母材区
图3—1 焊接接头宏观组织
32显微组织观察
显微分析容：助放100倍光学金相显微镜进行观察分析焊缝结晶形态焊接热影响区金属组织变化焊接接头微观缺陷等
钢材焊接焊接接头焊缝热影响区组成中焊缝熔化金属部分组成热影响区焊缝两侧发生组织性变化区域焊缝组织取决焊接时达高温度冷速度熔化区母材区变化连续发生热影响区没非常明显分界线
列图试验中拍摄显微金相组织：
图a）焊缝母材渡区显微组织中间条明显分界线（熔合线）熔合线左半部分等轴晶区该区焊缝组织熔合线右部分成带状组织母材组织
图a）
图b）
图b）焊缝金属显微组织柱状晶分布晶界处铁素体晶索氏体铁素体冷时外散热焊缝熔融金属热扩散方结晶获柱状晶时先析铁素体柱状晶界析出温度较高冷速稍快组织呈热特征冷程中奥氏体冷度较转变索氏体组织焊缝晶粒较细金片存量树枝晶焊缝结晶形态合金浓度结晶速度温度梯度冷度
决定焊缝结晶非发形核开始结晶熔合线处半熔化状态母材晶粒晶核焊缝边缘合金浓度较温度梯度结晶速度较快形核晶粒枝晶形式焊缝中心生长越焊缝中心温度梯度逐渐变合金浓度逐渐升高冷度逐渐降结晶速度逐渐减慢焊缝中心时出现面晶熔合线焊缝中心结晶形态柱状晶→柱状晶面晶存→面晶数情况焊缝中心存面晶焊缝结晶形态柱状晶→柱状晶面晶存
图c）母材显微结构组织铁素体珠光体呈带状图c）金相组织出热区形成魏氏组织容易产生脆化构成接头薄弱环节时宜线量焊接热区获取板条马氏体韧性会改善
图c）
33维氏硬度测量
331 维氏硬度测量原理
采正四棱锥体金刚石压头试验力作压入试样表面保持规定时间卸试验力测量试样表面压痕角线长度
试验力压痕表面积商维氏硬度值维氏硬度值式计算：
HV 常数×试验力压痕表面积 ≈01891 F／d2
式中：HV — 维氏硬度符号
F ― 试验力N
d — 压痕两角线d1d2算术均值mm
实中根角线长度d通查表维氏硬度值
国家标准规定维氏硬度压痕角线长度范围0020～1400mm
332 维氏硬度计测量具体程
①开启电脑维氏硬度计开维氏硬度测量软件
②转动变荷手轮选择合适试验力（实验中设置4903N）硬度计方键选择合适加载时间（实验中设置10s）
③菜单里设置相关数试样材料
④转动转盘40X物镜处前方位置（时光路系统总放倍率400х）
⑤试样放十字试台转动升降手轮试台升观察电脑屏幕试件离物镜端1mm左右时屏幕视场出现明亮光斑时应缓慢升试台直屏幕中观察试样表面清晰成
⑥压头转前方位置转动时应心缓慢进行防止快产生击
⑦启动键时加试验力键盘显示 1098……0秒倒计时加载时间重新跳回设定值时表示加卸试验力结束
⑧40х物镜转前方屏幕中压痕稍微转动升降手轮调清楚
⑨点击电脑屏幕右侧图态时图中会出现两条红色竖线点击鼠标左键中根竖线拖菱形横压痕角相切位置点击右键根竖线拖相角相切位置时出现确定第条角线测量话框确定出现出现两条红色横线点击鼠标左键中条横线拖菱形竖压痕角相切位置点击鼠标右键根横线拖角相切位置时出现维氏硬度测量结果确认测量结果步骤进行点测量
⑩硬度点测量结束生成测试报告
333 实验结果分析
采正四棱锥体金刚石压头试验力作压入试样表面保持规定时间卸试验力测量试样表面压痕角线长度图示
图3—2 维氏硬度测量图示
实验找六点点间距离约1mm左右测硬度值中三点分布图3—2右图示硬度数绘图图3—3示：
图3—3 实验测维氏硬度分布图
分析：硬度值测量结果热影响区硬度值较硬度值均匀焊缝硬度均值低母材定程度说明焊缝韧性母材
热粗晶区韧性焊缝母材低该区存粗魏氏组织导致相变重结晶区相正火获组织细致均匀拥较力学性韧性强度较高完全重结晶区存粗Ｆ组织均匀韧性较低硬度值起伏
4焊件损检测
损检测技术第二次世界战迅速发展起门新综合性工程科学已广泛应众科技领域特工业领域损检测技术根物质种物理特性变化损伤检物性形状条件实现百分百检查判断检物质量状况保障役设备安全运行损检测技术充分发挥非破坏性性许情况更实施原位检测(需拆卸解体)特长损检测技术应已工业生产物理研究生物工程等广科技领域获极重视迅猛发展已成控制产品质量保证设备安全运行等方面极重技术手段
损检测技术身非种生产技术技术水反映该部门该行业该区甚该国工业技术水然般设备者普通民设备诊断维护工程中目视检测等常规损检测尚未受足够重视广泛应
41 目视检测（Visual Testing）
411 目视检测基方法
目视检查损检测中占重位许重障目视发现问题仪器检查着CCD技术发展辅助目视检测仪器发展快列入类视频显微镜系统视频窥镜视频孔探仪等目视检测国实施较少国际非常重视损检测第阶段首方法国际惯例目视检测先做确认会影响面检验国际惯例目视检测先做确认会影响面检验接着做四常规检验国际级培训VT检测技术会较专业受国际机构重视
VT常常目视检查焊缝焊缝身工艺评定标准通目测直接测量尺寸做初步检验发现咬边等合格外观缺陷先磨者修整做深入仪器检测例焊接件表面铸件表面较VT做较锻件少检查标准基相符
412 表面目视检验条件
l 直接目视检验时眼睛检表面距离610mm视线检表面成视角30°
l 检表面应足够明般检验时光度低1601x细缺陷进行鉴时光度低5401x
l 2～5倍放镜细缺陷进行鉴
413 检验工具
①检验焊接检验尺量具仪器必须计量检定部门检验合格
② 外形尺寸测量样板应符合关工程技术标准规定
414 目视结果分析
焊焊材部分图4—1示明显母材表面飞溅凹坑
凹坑
飞溅
图4—1 目视检测片
分析：述凹坑取样程中工件碰坏焊接造成飞溅造成原焊接程中焊接电流造成熔滴飞溅
42 磁粉检测（Magnetic Particle Testing）
421 磁粉检测基原理
铁磁性材料工件磁化连续性存工件表面表面磁力线发生局部畸变 产生漏磁场吸附施加工件表面磁粉合适光形成目视见磁痕显示出连续性位置形状严重程度
422 磁粉检测适范围
1 适检测铁磁性材料表面表面缺陷例：表面表面间隙极窄裂纹目视难出缺陷 适合检测埋藏较深部缺陷
2 适检测铁镍基铁磁性材料例：马氏体锈钢沉淀硬化锈钢材料适检测非磁性材料例：奥氏体锈钢材料
3 适检测未加工原材料（钢坯）加工半成品成品件役工件
4 适检测材棒材板材形材锻钢件铸钢件焊接件
5 适检测工件表面表面延伸方磁力线方量垂直缺陷适检测延伸方磁力线方夹角20度缺陷
6 适检测工件表面表面较缺陷适合检测浅宽缺陷
423 磁粉检测步骤
第步：预清洗
材料试件表面应油脂影响磁粉正常分布影响磁粉堆积物密集度特性清晰度杂质
第二步：缺陷探伤
磁粉探伤应确保满意测出方面害缺陷准磁力线切实行范围横穿存试件缺陷
第三步：探伤方法选择
检测表面缺陷时应采湿粉连续法非金属夹杂物引起漏磁通值检测型铸件焊接件中表面缺陷时采干粉连续法
检测工件表面缺陷实验采湿粉检测法具体步骤： 采软浇淋浸渍法磁悬液施加试件整检表面完全覆盖磁粉探伤机工件磁化磁化电流应保持15~12秒切断磁化电流试样倾斜掉表面余磁悬液然观察磁粉聚集情况判断工件缺陷
第四步：退磁
零件放直流电磁场中断改变电流方逐渐电流降零值型零件移动式电磁铁电磁线圈分区退磁
第五步：清洗
检验退磁应试件磁粉清洗干净应该注意彻底清孔空腔堵塞物
423磁粉检测实验结果分析
图磁化试样表面：
磁粉聚集处说明该处存缺陷面目视检测结果相致
图4—2 磁粉探伤片
5总结
次期两星期材料性分析综合训练中通老师辛苦指导帮助成功完成该次实践埋弧焊金相显微组织分析Q345钢性焊接性等更深步解认识书学知识理知识较抽象容易理解次综合分析训练提供理实践机会受益匪浅实践理更深刻认识时理指导着实践两者结合激发门课程热情兴趣学中更加努力掌握知识更
参考文献：
[1] 杨贞工程材料实践教程[M]北京：机械工业出版社
[2] 李亚江 焊接冶金学：材料焊接性[M] 北京：机械工业出版社2011
[3] 王宗杰 熔焊方法设备[M] 北京：机械工业出版社2006
[4] 张文钺 焊接冶金学：基原理[M] 北京：机械工业出版社2008
[5] 李亚江 焊接组织性质量控制[M]北京：化学工业出版社2005
[6] httpwenkubaiducomview13b30d23a5e9856a56126095html
[7] httpzhidaobaiducomquestion79212081html
[8] 孙亚英 光学显微分析[M]北京：清华学出版社2003
[9] 赵熹华焊接检验[M]北京：机械工业出版社2011
[10] 陈裕川焊接工艺设计实例分析[M]北京：机械工业出版社2009 7
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摘 ：文进行Q345钢板焊接性分析首先根板材制定埋弧焊接试验然卧式显微镜焊接接头进行宏观微观分析维氏硬度测试仪检测焊接接头维氏硬度时通磁粉检测焊接试样进行损检测终通试验数进行分析出种材料焊接性理进行分析较总结影响Q345焊接性素
关键词：Q345埋弧焊卧式显微镜维氏硬度磁粉检测
The Welding Performance Analysis of Q345 Steel Plate
Abstract This article has conducted the welding performance 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 time 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
KeywordsQ345 Submerged Arc Welding Horizontal Microscope HV Magnetic Particle Testing
Q345(16Mn)应广量低合金高强度结构钢综合性低温击韧性冷压性切削性均屈服强度≥345MPa抗拉强度≥490Mpa适种焊接方法次实验选择焊接性良埋弧焊
牌号
化学成分（质量分数）
Q345
C
Si
Mn
Nb
S
P
012～018
055
10～160
0015～0050
0025～0045
≤0050
实验试样Q345（250×40×10）
1埋弧焊工艺
11 埋弧焊方法简介
埋弧焊指电弧焊剂层燃烧进行焊接方法电弧焊种埋弧焊特点电弧热作焊丝焊剂焊件熔化形成层熔渣气体组成保护膜焊接区起隔离空气绝热屏蔽光辐射作种焊接方法生产率高焊缝质量弧光辐射火花飞溅室室外焊接种钢结构适焊接低碳钢低合金钢锈钢等金属
111焊接设备
图1—1 埋弧焊设备
图1—1示埋弧焊设备包括埋弧焊机种辅助设备中埋弧焊机核心部分机械系统焊接电源控制系统三部分组成辅助设备焊缝处佳施焊位置达某工艺目配置工艺装置包括焊件准确定位夹紧焊接夹具焊件旋转倾斜翻转焊件变位机焊接机头准确送焊位置焊机变位机动回收焊剂焊剂回收器等
12 焊接程
121 焊前准备
（1）坡口选择
埋弧焊电流较熔透深度较焊件厚度14mm时开坡口样保证良焊缝成形试验焊件厚度10mm开坡口
（2）焊件清理
焊接前砂纸磨焊件焊部位周边部位清表面锈蚀油污水分氧化皮等
（3）焊丝清理焊剂烘干
焊接前焊丝表面清理干净时试验焊剂HJ431250℃2h烘干
（4）焊件装配
焊件装配时必须保证间隙均匀高低整定位焊位置应第道焊缝背面长度般应30mm次定位焊选CO2气体保护焊焊件接部位两端焊接1cm左右长焊缝防止埋弧焊程中焊件开裂
122焊接工艺参数选择
实验试样Q345（250×40×10）开坡口接接头双面焊选焊丝H10Mn2（Φ12）焊剂HJ431根试样厚度焊丝直径查熔焊方法设备书中表513选择埋弧焊工艺参数表1—1示：
表1—1 开坡口接接头双面焊焊接参数
工件厚度cm
焊丝直径mm
焊接序
焊接电流A
焊接电压V
焊接速度m·h1
10
4
正
560
31
276
反
610
32
276
123焊接操作程
实验埋弧焊机型号MZ1000(A3101000)具体操作步骤：
1焊料斗装HJ431焊剂
2焊机安装H10Mn2焊丝
3表面清理进行定位焊（CO2气保焊）焊件工作台放置
4合电源开焊机开关焊接车预行走正焊缝
5表5设置10mmQ345接接头正面焊接参数
6焊料斗闸门开
7启动钮埋弧焊机动进行引弧焊接
8正面焊接完成焊件稍微冷清焊缝渣皮翻转焊件
9设定反面焊接参数继续进行面焊接
10反面焊接完成停止钮
2金相试样制备
21金相显微镜
金相显微分析研究金属合金组织方法探索金属材料性常需进行金相组织检查分析金相显微分析利显微镜光学理助试样表面光线放射特点进行金相显微组织进行鉴研究需分析金属材料制备成定尺寸试样研磨抛光腐蚀等工序通金相显微镜观察分析金相显微组织状态分布情况显微组织包括相组成数量形态分布显微缺陷包括种非金属夹杂物裂纹(性质形态走显微组织关系等)显微孔洞(分布)珠光体球化程度石墨化程度脱碳烧热……光学金相显微分析广泛火电厂已成电厂金属监督中缺少种重分析方法
211金相显微镜放原理
放镜简单种光学仪器实际块会聚透镜（凸透镜）利物体放金相显微镜象放镜样单透镜组成两组透镜组成
金相显微镜光学系统实现放作基原理图2—1示光学系统包括物镜目镜辅助光学零件着观察物体A B组透镜物镜O1着眼睛组透镜目镜O2现代显微镜物镜目镜复杂透镜系统组成
图2—1 金相显微镜光路图
光学显微镜放倍数达1600～2000倍观察物体AB置物镜前焦点略远处时物体反射光线穿物镜折射放倒立实A1B1（称中间象）A1B1处目镜焦距通目镜观察物象目镜次放虚象A1’B1’正常眼观察物体时适宜距离250mm（称明视距离）显微镜设计应虚象A1’B1’正落距眼250mm处观察物体影清晰
金相显微镜总放倍数应物镜目镜放倍数积M总M物ХM目 显微镜观察试样时应根组织粗细情况选择适放倍数细节部分观察清晰准 显微镜鉴力（鉴率）显微镜物镜重特性指显微镜试样细微部分获清晰映象力物镜数值孔径表示物镜聚光力物镜数值孔径越表明物镜鉴力显微镜鉴力越高
212 金相显微镜操作步骤
金相显微镜种精密光学仪器时求细心谨慎严格规程进行操作
① 显微镜光源插头接低压（6V～8V）变压器接通电源
② 根放倍数选需物镜目镜分安装物镜座目镜筒旋动物镜转换器物镜进入光路定位（感觉定位器定位）
③ 试样放样品台中心观察面弹簧片压住
④ 转动粗调手轮先镜筒升时眼观察物镜接试样表面（相碰）然反转动粗调手轮镜筒渐渐降调节焦距视场亮度增强时改微调手轮调节直物象清晰止
⑤ 适调节孔径光栏视场光栏获佳质量物象
⑥ 果油浸系物镜物镜前透镜滴松柏油松柏油直接滴试样油镜头应立棉花沾取二甲苯溶液擦净擦镜纸擦干
213卧式显微镜
实验设备卧式金相显微镜型卧式显微镜电源箱明光源显微镜体垂直明器投影摄影装置等部分组成图2—2示种显微镜采双筒目镜观察更方便光源方面增加氙灯种较新颖光源提高光源强度利高倍偏光暗场观察提高显微镜摄影质量
图2—2 卧式显微镜
该设备直接计算机相连接直观计算机显示金属试样微观组织拍摄需组织金相片操作方便简洁
22金相试样制备
金相试样制备质量坏直接影响组织观察结果果样品制备符合特定求出现假象产生错误判断致整分析正确结合求理想金相显微组织试样需系列制备程
221 试样制备程：
（1）截取需试样表面
选择合适代表性试样进行金相显微分析重步金相试样选择考虑取样部位取样方法试样尺寸三部分
a取样部位
l 取样部位检测面选择取决分析材料零件特点加工工艺程热处理程应选择代表性部位
l 生产中常规检验试样取样部位形状尺寸明确规定
l 检验分析失效原时应根失效原材料失效部位取样外需距离破坏处较远部位取样便分析
l 般热处理零件金相组织较均匀试样截取截面进行
b试样截取方法
l 取样时应该保证观察截面截取产生组织变化材料采截取方法
l 软材料锯车刨等加工方法
l 硬材料砂轮切片机切割电火花切割线切割等方法
l 硬脆材料白口铸铁锤击方法
l 工件取样氧气切割等方法
l 砂轮机切割电火花切割时应采取冷措施减少受热引起试样组织变化试样截取引起变形层烧损层必须续工序中掉
c试样尺寸
l 金相试样便握持易磨制准通常显微试样直径16～25mm高16～20mm圆柱体边长25mm立方体
l 形状特殊尺寸细易握持试样进行镶嵌机械夹持
注意事项：
l 试样取般先砂轮磨软材料（铝铜等色金属）锉刀搓
l 般情况试样周界砂纸锉刀磨成圆角免磨光抛光时砂纸抛光织物划破
l 需观察表层组织（渗碳层脱碳）试样边缘磨圆种试样进行镶嵌
（2）试样表面磨光抛光
金相试样截取观察表面进行磨光抛光：
基步骤：
①观察试样截面砂轮机进行粗磨直表面较整光滑止磨程中常冷水试样冷防止热金相试样组织发生变化
②选金相砂纸进行精磨金相砂纸磨光金相试样重材料般采磨料碳化硅氧化铝手工磨光试样时砂纸应放玻璃板次280号500号水砂纸01030506号金相砂纸磨光磨制程中换号砂纸试样磨制方旋转90号砂纸磨制划痕磨换号砂纸
③抛光机试样表面进行抛光抛光目金相磨面细磨留细微磨痕表面变形层磨面成划痕光滑镜面
注意事项：
l 横截面：试样中心边缘组织分布渐变情况表面渗层硬化层镀层等表面处理深度组织表面缺陷非金属夹杂物横截面分布情况
l 截面：非金属夹杂物截面分布情况数量形状金属变形程度带状组织存
l 选择互相垂直磨面研究立体形貌
l 严禁磨片机旋转时更换砂纸砂布
l 试片磨抛光时应紧力求磨面接触稳
l 抛光操作时试样施加压力均衡应先重轻抛光初期试样磨痕方应抛光盘转动方垂直利较快抛磨痕抛光期需试样缓缓转动样利获光亮整磨面时防止夹杂物硬性相产生曳尾现象
（3）试样表面侵蚀
实验选化学侵蚀法法利化学试剂溶液助化学电化学作显示金属组织
试样磨面放工作台蘸酒精棉花磨面轻轻揩擦吹风机吹干然蘸硝酸酒精棉花磨面轻轻擦拭持续时间2～3s立酒精表面擦拭干净吹风机吹干
222金相试样显微组织观察拍摄步骤
①仪器开机：接通总电源然扳动仪器总电源开关指示灯亮扳动白炽灯开关指示灯亮开启相连电脑
②装目镜物镜等（根求选择合适倍数物镜目镜）
③开电脑桌面快捷方式进入软件显示图
④试样放载物台（试样预磨抛光腐蚀）
⑤调整粗微调旋钮进行调焦观察电脑屏幕显示图直观察清晰图止
⑥调整载物台位置找关心视场调整图亮度度进行金相分析
⑦图进行采集保存（叠加标尺）
⑧全部完成取物镜目镜收藏
⑨仪器关机：扳动白炽灯开关指示灯灭扳动仪器总电源开关指示灯灭电脑关机切断总电源
3焊接接头宏观微观组织分析
31焊接接头宏观组织
宏观分析容：观察分析焊缝成形焊缝金属结晶方宏观缺陷等图3—1示焊接接头宏观组织分三部分：①中心区焊缝：②焊缝热影响区③两边未受影响母材区
图3—1 焊接接头宏观组织
32显微组织观察
显微分析容：助放100倍光学金相显微镜进行观察分析焊缝结晶形态焊接热影响区金属组织变化焊接接头微观缺陷等
钢材焊接焊接接头焊缝热影响区组成中焊缝熔化金属部分组成热影响区焊缝两侧发生组织性变化区域焊缝组织取决焊接时达高温度冷速度熔化区母材区变化连续发生热影响区没非常明显分界线
列图试验中拍摄显微金相组织：
图a）焊缝母材渡区显微组织中间条明显分界线（熔合线）熔合线左半部分等轴晶区该区焊缝组织熔合线右部分成带状组织母材组织
图a）
图b）
图b）焊缝金属显微组织柱状晶分布晶界处铁素体晶索氏体铁素体冷时外散热焊缝熔融金属热扩散方结晶获柱状晶时先析铁素体柱状晶界析出温度较高冷速稍快组织呈热特征冷程中奥氏体冷度较转变索氏体组织焊缝晶粒较细金片存量树枝晶焊缝结晶形态合金浓度结晶速度温度梯度冷度
决定焊缝结晶非发形核开始结晶熔合线处半熔化状态母材晶粒晶核焊缝边缘合金浓度较温度梯度结晶速度较快形核晶粒枝晶形式焊缝中心生长越焊缝中心温度梯度逐渐变合金浓度逐渐升高冷度逐渐降结晶速度逐渐减慢焊缝中心时出现面晶熔合线焊缝中心结晶形态柱状晶→柱状晶面晶存→面晶数情况焊缝中心存面晶焊缝结晶形态柱状晶→柱状晶面晶存
图c）母材显微结构组织铁素体珠光体呈带状图c）金相组织出热区形成魏氏组织容易产生脆化构成接头薄弱环节时宜线量焊接热区获取板条马氏体韧性会改善
图c）
33维氏硬度测量
331 维氏硬度测量原理
采正四棱锥体金刚石压头试验力作压入试样表面保持规定时间卸试验力测量试样表面压痕角线长度
试验力压痕表面积商维氏硬度值维氏硬度值式计算：
HV 常数×试验力压痕表面积 ≈01891 F／d2
式中：HV — 维氏硬度符号
F ― 试验力N
d — 压痕两角线d1d2算术均值mm
实中根角线长度d通查表维氏硬度值
国家标准规定维氏硬度压痕角线长度范围0020～1400mm
332 维氏硬度计测量具体程
①开启电脑维氏硬度计开维氏硬度测量软件
②转动变荷手轮选择合适试验力（实验中设置4903N）硬度计方键选择合适加载时间（实验中设置10s）
③菜单里设置相关数试样材料
④转动转盘40X物镜处前方位置（时光路系统总放倍率400х）
⑤试样放十字试台转动升降手轮试台升观察电脑屏幕试件离物镜端1mm左右时屏幕视场出现明亮光斑时应缓慢升试台直屏幕中观察试样表面清晰成
⑥压头转前方位置转动时应心缓慢进行防止快产生击
⑦启动键时加试验力键盘显示 1098……0秒倒计时加载时间重新跳回设定值时表示加卸试验力结束
⑧40х物镜转前方屏幕中压痕稍微转动升降手轮调清楚
⑨点击电脑屏幕右侧图态时图中会出现两条红色竖线点击鼠标左键中根竖线拖菱形横压痕角相切位置点击右键根竖线拖相角相切位置时出现确定第条角线测量话框确定出现出现两条红色横线点击鼠标左键中条横线拖菱形竖压痕角相切位置点击鼠标右键根横线拖角相切位置时出现维氏硬度测量结果确认测量结果步骤进行点测量
⑩硬度点测量结束生成测试报告
333 实验结果分析
采正四棱锥体金刚石压头试验力作压入试样表面保持规定时间卸试验力测量试样表面压痕角线长度图示
图3—2 维氏硬度测量图示
实验找六点点间距离约1mm左右测硬度值中三点分布图3—2右图示硬度数绘图图3—3示：
图3—3 实验测维氏硬度分布图
分析：硬度值测量结果热影响区硬度值较硬度值均匀焊缝硬度均值低母材定程度说明焊缝韧性母材
热粗晶区韧性焊缝母材低该区存粗魏氏组织导致相变重结晶区相正火获组织细致均匀拥较力学性韧性强度较高完全重结晶区存粗Ｆ组织均匀韧性较低硬度值起伏
4焊件损检测
损检测技术第二次世界战迅速发展起门新综合性工程科学已广泛应众科技领域特工业领域损检测技术根物质种物理特性变化损伤检物性形状条件实现百分百检查判断检物质量状况保障役设备安全运行损检测技术充分发挥非破坏性性许情况更实施原位检测(需拆卸解体)特长损检测技术应已工业生产物理研究生物工程等广科技领域获极重视迅猛发展已成控制产品质量保证设备安全运行等方面极重技术手段
损检测技术身非种生产技术技术水反映该部门该行业该区甚该国工业技术水然般设备者普通民设备诊断维护工程中目视检测等常规损检测尚未受足够重视广泛应
41 目视检测（Visual Testing）
411 目视检测基方法
目视检查损检测中占重位许重障目视发现问题仪器检查着CCD技术发展辅助目视检测仪器发展快列入类视频显微镜系统视频窥镜视频孔探仪等目视检测国实施较少国际非常重视损检测第阶段首方法国际惯例目视检测先做确认会影响面检验国际惯例目视检测先做确认会影响面检验接着做四常规检验国际级培训VT检测技术会较专业受国际机构重视
VT常常目视检查焊缝焊缝身工艺评定标准通目测直接测量尺寸做初步检验发现咬边等合格外观缺陷先磨者修整做深入仪器检测例焊接件表面铸件表面较VT做较锻件少检查标准基相符
412 表面目视检验条件
l 直接目视检验时眼睛检表面距离610mm视线检表面成视角30°
l 检表面应足够明般检验时光度低1601x细缺陷进行鉴时光度低5401x
l 2～5倍放镜细缺陷进行鉴
413 检验工具
①检验焊接检验尺量具仪器必须计量检定部门检验合格
② 外形尺寸测量样板应符合关工程技术标准规定
414 目视结果分析
焊焊材部分图4—1示明显母材表面飞溅凹坑
凹坑
飞溅
图4—1 目视检测片
分析：述凹坑取样程中工件碰坏焊接造成飞溅造成原焊接程中焊接电流造成熔滴飞溅
42 磁粉检测（Magnetic Particle Testing）
421 磁粉检测基原理
铁磁性材料工件磁化连续性存工件表面表面磁力线发生局部畸变 产生漏磁场吸附施加工件表面磁粉合适光形成目视见磁痕显示出连续性位置形状严重程度
422 磁粉检测适范围
1 适检测铁磁性材料表面表面缺陷例：表面表面间隙极窄裂纹目视难出缺陷 适合检测埋藏较深部缺陷
2 适检测铁镍基铁磁性材料例：马氏体锈钢沉淀硬化锈钢材料适检测非磁性材料例：奥氏体锈钢材料
3 适检测未加工原材料（钢坯）加工半成品成品件役工件
4 适检测材棒材板材形材锻钢件铸钢件焊接件
5 适检测工件表面表面延伸方磁力线方量垂直缺陷适检测延伸方磁力线方夹角20度缺陷
6 适检测工件表面表面较缺陷适合检测浅宽缺陷
423 磁粉检测步骤
第步：预清洗
材料试件表面应油脂影响磁粉正常分布影响磁粉堆积物密集度特性清晰度杂质
第二步：缺陷探伤
磁粉探伤应确保满意测出方面害缺陷准磁力线切实行范围横穿存试件缺陷
第三步：探伤方法选择
检测表面缺陷时应采湿粉连续法非金属夹杂物引起漏磁通值检测型铸件焊接件中表面缺陷时采干粉连续法
检测工件表面缺陷实验采湿粉检测法具体步骤： 采软浇淋浸渍法磁悬液施加试件整检表面完全覆盖磁粉探伤机工件磁化磁化电流应保持15~12秒切断磁化电流试样倾斜掉表面余磁悬液然观察磁粉聚集情况判断工件缺陷
第四步：退磁
零件放直流电磁场中断改变电流方逐渐电流降零值型零件移动式电磁铁电磁线圈分区退磁
第五步：清洗
检验退磁应试件磁粉清洗干净应该注意彻底清孔空腔堵塞物
423磁粉检测实验结果分析
图磁化试样表面：
磁粉聚集处说明该处存缺陷面目视检测结果相致
图4—2 磁粉探伤片
5总结
次期两星期材料性分析综合训练中通老师辛苦指导帮助成功完成该次实践埋弧焊金相显微组织分析Q345钢性焊接性等更深步解认识书学知识理知识较抽象容易理解次综合分析训练提供理实践机会受益匪浅实践理更深刻认识时理指导着实践两者结合激发门课程热情兴趣学中更加努力掌握知识更
参考文献：
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