浙江国检检测

首页 检测百科

分享:国内外金属材料焊缝维氏硬度试验的标准化现状

2023-02-28 15:26:46 

翟莲娜1,2,金静静1,2

(1.上海材料研究所,上海 200437;2.上海市工程材料应用与评价重点实验室,上海 200437)

摘 要:介绍了国内外金属材料焊缝维氏硬度试验标准体系的最新进展,对比分析了我国现行 金属材料焊缝维氏硬度试验标准体系中存在的不足与国际标准相比,我国现行部分金属材料焊 缝维氏硬度试验标准标龄较长,需加快修订此外,要加强标准间相互引用,实现标准之间的方法 统一

关键词:金属材料;焊缝;维氏硬度试验;标准化 中图分类号:TG115.5 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2021)02-0049-05

焊接是制造业不可或缺的共性基础技术,由于 焊接中焊件结合部分(焊缝)的形成过程涉及到热应力和显微组织变化,使其往往成为焊接结构中的 薄弱环节,特别是当焊缝中存在脆硬相(如孪晶马氏 ),会降低焊,断裂等问题[1],艺是否合理的重要判断依据,而焊缝硬度主要用维 氏硬度来评价此外,由于维氏硬度不仅能衡量材 料软硬程度,还能灵敏地反映金属材料在化学成分显微组织热加工工艺及冷加工变形等方面的差异, 故在焊接材料检测和失效分析中也得到广泛应用笔者对国内外金属材料焊缝维氏硬度试验标准 体系的最新进展进行了介绍,对比分析了我国现行 焊缝维氏硬度试验标准体系中存在的不足,并提出 了相关建议

1 外金属材料焊缝维氏硬度试验标准化

鉴于国际标准化组织(ISO)与欧洲标准化委员 (CEN)国际标准和,洲标准和ISO 标准在焊缝试验与检验中已完全等 ,因此,笔者主要分析目前国内应用较多的ISO、 美国和日本金属材料焊缝维氏硬度标准(见表1)进展1中美国焊接学会标准 AWSB4.0:2016引用的维氏硬度试验方法标准为 ASTM E384《料努氏和 维 氏 硬 度 试 验 方 法》,其 上 一 版 本 AWS B4.0:2007引用的维氏硬度试验方法标准有2, 分别 为 ASTM E28 力 学 试 验 技 术 委 员 会 管 理 的 ASTM E92《材 料 努 氏 和 维 氏 硬 度 试 验 方 法ASTM E04 金 相 技 术 委 员 会 管 理 的 ASTM E384 材料显微硬度试验方法》,这是因为 ASTM E92- 82(2003)曾于20107月被撤销,又于20162 月恢复,AWSB4.0:2016引用标准的最新版本为 ASTM E384-17ASTM E92-17。 从表1可看出,ISO 的焊缝维氏硬度试验标准 体系比较完善根据焊接接头形式和特点,ISO 过制 定 ISO 9015-1:2001,ISO 9015-2:2016,ISO 22826:2005ISO14271:20174个维氏硬度在 焊缝试验中的应用标准来分别规定了焊缝维氏硬度 试验中试验力的选择样品的制备和试验位置,而具 体的试验原理试样处置试验步骤不确定度等则 由维氏硬 度 的 基 础 标 准ISO6507.1(现 行 标 准 为 ISO6507.1:2018《金属材料维氏硬度试验第 1 :试验方法》)规定。ISO6507是金属材料维氏硬 度试验的系列标准,除了第1部分:试验方法(ISO 6507-1:2018),还包括第2部分:硬度计的检验与 校准(ISO6507-2:2018)、3部分:标准硬度块的 标定(ISO6507-3:2018)和第4部分:硬度值表(ISO 6507-4:2018)等配套标准,这些应用标准基础标 准和配套标准共同组成了金属材料焊缝维氏硬度试 验的完整标准体系(见图1)。 在焊 缝 维 氏 硬 度 应 用 标 准 中,ISO 9015-1: 2001,ISO9015-2:2016ISO22826:2005的不同 点是根据焊缝区域和梯度变化大小的不同,选择适 应的试验力焊缝区域和梯度变化小的,选择小的 试验力,反之,则选择大的试验力而相同点是试验 方式基本一致,都包括线测试(R 型测试)或点测试 (E型测试)(见图2),通过这种方式可方便地得到 焊缝区域的硬度分布和最大硬度对于钢来说,一般情况下,随着硬度的上升,的延性和韧性下降,综合力学性能降低,抗裂能力减 而钢焊接后最高硬度多出现在熔合线附近的热 影响区处,因此,测得热影响区最高硬度的大小,预测焊接接头的力学性能及开裂倾向有重要意义JISZ3101-1990接给出了焊接热影响区最大硬 度试验方法,ISO9015-1:2001则是通过线测试 (R型测试)得到一组数据后找出的热影响区最大硬 ,两者殊途同归


2 国金属材料焊缝维氏硬度试验标准化

我国早在1981年就发布了第一个涉及金属焊 缝维氏硬度的试验方法标准 GB2654-1981《焊接 接头及堆焊金属硬度试验法》,1984,等效采用日 JISZ3101-76标准制定发布了 GB/T4675.5- 1984《焊接性试验 焊接热影响区最高硬度试验方 》。GB/T4675.5-1984已于2005年作废,GB 2654-1981历经1989年和2008年两次修订后,行有 效 标 准 为 GB/T2654-2008/ISO9015-1: 2001《焊 接 接 头 硬 度 试 验 方 法》。2011 年 和 2018 ,我 国 又 分 别 发 布 了 GB/T 27552-2011/ISO 9015-2:2003《金属材料焊缝破坏性试验 焊接接头 显微硬度试验GB/T35085-2018/ISO22826 -2005《金属材料焊缝破坏性试验 激光和电子束焊 接接头的维氏和努氏硬度试验标准,此外,我国也 参照ISO6507制订了系列金属材料维氏硬度试验 方法标准,并由这些焊缝维氏硬度的应用标准基础 标准和配套标准一起构成了我国现行的焊缝维氏硬 度标准体系(见图3)。


,钢材基材,以不,度不 8mm 焊轧维氏硬度试验,GB/T16957-2012《复合钢板 焊接 接头力学性能试验方法给予了明确的规定除了国标外,我国一些行业也制定了行业标准, CB/T3770-2013《钢材焊接头维氏硬接接头维硬度法规 定 更 为 详 细,其 他 技 术 内 容 与 GB/T2654- 2008一致


3 维氏硬度试验方法标准存在的

3.1 焊缝维氏硬度标准体系尚待完善和健全

对比图 准总体上采 1 用 和图3可知,我国的焊缝维氏硬度标 ISO 标准,但还存在以下问题。①阻点焊凸焊及缝焊接头的维氏硬度尚属空白;②GB/T4340系列标准和 GB/T27552-2011尚未随 ISO 标准的变更而更新;③可喜的是,这些目前 正 处 在 解 决 之 中,GB/T 4340.1-2009,GB/T 4340.4-2009 GB/T27552-2011 正 在 修 订 之 ,电阻点焊凸焊及缝焊接头的维氏硬度试验方法 标准正在制定之中,GB/T4340.2-2012,GB/T 4340.3-2012

3.2 我国的/检定标准除国标

外还有检定规程 维氏硬度计和标准维氏硬度块的校准/检定既 有全国试验机标委会制定的 GB/T4340.2-2012 GB/T4340.3-2012,又有全国力值硬度计量技 术委员会制定的检定规程JJG151-2006《金属维 氏硬度计检定规程JJG148-2006《标准维氏硬 度块检定规程》,虽然两者都是依据ISO6507-2ISO6507-3编制的,主要技术内容基本相同,JJG 151-2006JJG148-2006依据的是ISO65071997年版,GB/T4340.2-2012GB/T4340.3 -2012依据的是ISO65072005年版,两者还是 存在一定差异,GB/T4340.3-2012规定标准块 的标定周期为5a(),JJG148-2006规定标准 块首次检定周期为1a,复检周期为2a。此外,目前 ISO6507系列标准都是2018年版的,我国计量检 定机 构 大 量 使 用 的 JJG151-2006 JJG148- 2006应及时纠正

3.3

试验温度变化对金属材料的维氏硬度有较大的 影响,一般来说,温度升高测得的硬度偏低,反之偏 为使维氏硬度数据能再现,维氏硬度试验方法 标准都对试验温度进行了明确的规定,但国内外现 行的维氏硬度试验标准仍存在试验温度规定不一致 的现象(见表2)。 从表2可看出,国内外金属材料维氏硬度方法标 准规定试验一般在10~35 下进行,对于温度要求 严格 的 试 验,ISO JIS 规 定 试 验 温 度 应 为(23± 5)℃,ASTM 未给出具体范围ISO9015-2:2016 ,ISO和我国的焊缝维氏硬度标准都规定试验应 (或宜)(23±5)℃下进行,AWS JIS规定按相 应的材料维氏硬度标准进行,即一般在10~35 进行,对于温度要求严格的试验应取(23±5)℃。 为了分析试验温度对金属材料焊接接头力学性 能的 影 响,笔 者 取 Q355B 钢 为 母 材,使 用 焊 丝 ER50C6(?1.2mm),采用气体保护焊对其进行焊,焊接分别10 35 ,3 GB/T33362-2016/ISO18265:2013A.1Q355B度与抗拉(4)

合表34,10 35 均值仅相18 MPa,6HV10ASTM E92-2017,200HV10r 6 HV10,8.5HV10,由此可见,10~35 ℃,维氏硬度 随温度变化不大,从试验成本效率和准确度综合考 ,维氏硬度试验温度规定为:“试验一般在 10~ 35 室温下进行,对于温度要求严 格 的 试 验 应 取 (23±5)℃”较为合理2 列出的ISO9015-2: 2016ISO9015-2:2003 两个版本的区别也说明 了这一点

4 结束语

我国现行的标准基本采用ISO 标准,从数量上 已经逐步和ISO 国际标准接轨,但与国际标准相比 ,部分标准标龄较长,需加快修订,以进一步完善 标准体系,使标准体系朝着更加系统化规范化方向 发展此外,我国现行的标准仍需进一步提高标准 化水平,实现标准之间的方法统一,即应加强相互引 ,而不应单个标准自成体系同时,要在尽可能使 用国内标准的同时,不断追踪国外先进技术成果和 先进标准,及时研究各国标准新动态,加快标准的更 新速度,为我国焊接行业的稳步发展创造良好条件

来源:材料与测试网