CN114002082A - 一种焊接热影响区微区力学性能检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊接热影响区微区力学性能检测方法,包括:1、沿焊缝走向顺次接续标画出多个单元试样轮廓,多个单元试样沿焊缝的垂向自焊缝区至其中一侧的母材区依次错位排列;沿焊缝走向,单元试样呈中间窄两头宽的双头桨板式结构,其中间为拉伸受力段,两头形成拉伸时的第一和第二夹持端;拉伸受力段中间主体为矩形条部,第一个单元试样的该矩形条部的一侧长边与熔合线贴合,另一侧长边位于焊接热影响区;矩形条部宽度不小于相邻单元试样的错位尺寸;2、沿轮廓切割并进行必要的打磨得到多个薄片状单元试样;3、分别以两夹持端为夹持点对多个所述单元试样进行拉伸检测,获得各热影响区特定微区组织状态的拉伸力学性能数据。
Description
技术领域
本发明属于金属材料焊接热影响区检测技术,具体涉及一种焊接热影响区微区力学性能检测方法。
背景技术
金属材料的焊接接头主要包含焊缝区和热影响区,他们的性能直接决定着整个焊接接头的性能,特别是焊接热影响区是一个组织和性能非常不均匀的区域,成为整个焊接接头的性能薄弱区域。对于低碳钢或低合金钢,一般情况下根据加热峰值温度和组织特征可分为过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区和再结晶区,过热区加热峰值温度在固相线到1100℃之间,宽度约1~3mm,该区域晶粒粗大,也成为粗晶区,塑性和韧性较母材有明显下降;相变重结晶区所经历焊接加热峰值温度在1100℃~Ac3之间,宽度约1.2~4.0mm,该区域组织晶粒细小,力学性能优异;不完全重结晶区所经历的焊接加热峰值温度在Ac3~Ac1之间,组织晶粒大小不均,力学性能较差;再结晶区在Ac1~450℃,该区域力学性能与母材性能相比变化不大。
一般情况下焊接接头的力学性能,特别是拉伸性能是通过加工焊接接头横向拉伸试样进行拉伸测试,所得结果为整个焊接接头的宏观力学性能反映,不能够具体到某个特定区域的性能,为了了解焊接热影响区各个微区的拉伸力学性能,采用特定的焊接热循环曲线对材料进行焊接热影响区热模拟试验的方式模拟特定区域所经历的焊接热循环,再对热模拟试样进行拉伸测试,从而获得焊接热影响区某个微区组织的拉伸力学性能,但这不但需要专业的热模拟试验机,而且热模拟仅是对实际焊接热影响区所经历热循环的近似描述。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足,提供一种可将焊接热影响区微区拉伸力学性能与相应的微观组织对应起来分析,达到更好地制定焊接工艺或材料成分改进目的的焊接热影响区微区拉伸力学性能的测试方法。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种焊接热影响区微区力学性能检测方法,其特点为,包括如下步骤:
(1)、按设定的单元试样形状,沿焊缝走向顺次接续标画出多个单元试样轮廓,所述多个单元试样沿焊缝的垂向自焊缝区至其中一侧的母材区依次错位排列;
其中,沿焊缝走向,设定的所述单元试样呈中间窄两头宽的双头桨板式结构,其中间的窄部形成拉伸受力段,两头的桨板形成拉伸时的第一夹持端和第二夹持端;所述拉伸受力段的中间主体为一矩形条部,多个所述单元试样中的第一个单元试样的该矩形条部的一侧长边与熔合线大致贴合,另一侧长边位于焊接热影响区;
所述矩形条部的宽度不小于相邻单元试样的所述错位尺寸;
(2)、沿标画的多个单元试样轮廓切割并进行必要的打磨,得到多个薄片状的所述单元试样;
(3)、分别以所述第一夹持端和第二夹持端为夹持点,利用拉伸试验机对多个所述单元试样进行拉伸检测,获得各个热影响区特定微区组织状态的拉伸力学性能数据,进一步评价分析。
作为本技术方案的进一步改进,所述单元试样的厚度a≤1.5mm;所述单元试样矩形条部的宽度b≤2mm。
也作为本技术方案的进一步改进,所述拉伸受力段与所述第一夹持端和/或第二夹持端间自然过渡。
作为本技术方案的更进一步改进,相邻单元试样的错位尺寸d≤2mm。
还作为本技术方案的进一步改进,所述单元试样的个数不少于3个。
作为本发明的优选实施例之一,自热影响区同一区域位置切割取样两个或两个以上所述单元试样。
也作为本发明的优选实施例之一,该方法还包括对薄片状的所述单元试样表面进行金相腐蚀剂腐蚀的步骤。
采用上述技术方案的焊接热影响区微区拉伸力学性能检测方法,能够精准地检测出热影响区各个微区特定组织状态下的拉伸性能性能,对应出不同的组织与拉伸力学性能之间的关系,从而可以从组织控制的角度改进材料成分和焊接工艺来改善焊接接头薄弱环节热影响区的拉伸力学性能。
附图说明
图1为本发明拉伸试样形貌和尺寸示意图;其中图1b为图1a的侧视图;
图2为本发明拉伸试样取样位置示意图;
图3为图2另一个方向的示意图;
图4为各取样位置拉伸试样屈服强度变化情况图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
本发明提供了一种金属材料焊接热影响区拉伸力学检测试验方法。具体包括如下步骤:
1)、拉伸试样尺寸
测试试样为小尺寸的拉伸试样,为便于加工,建议采用板状拉伸试样,试样形状见图1所示,整体结构类似皮艇的双桨头形状,中间为窄的拉伸受力段,两侧的桨头部分为夹持端;如图所示,L为试样的长度,Lc为试样拉伸平行段长度,b为试样拉伸平行段宽度,B为试样夹持段宽度,h为试样夹持段长度,R为试样拉伸平行段与夹持段过渡圆弧半径,a为试样厚度。为了能够尽可能地测量出热影响区某个特定微区组织状态下的拉伸力学性能,建议整个试样厚度a≤1.5mm,拉伸试样平行段宽度b≤2mm,其他尺寸按照试样加工和拉伸测试机的情况而定。
2)、试样取样位置和步骤
如图2和图3所示,在焊缝至母材区域标画出至少三个图1中的单元试样,多个单元试样沿焊缝方向顺次接续排列,并且在图2中的上下方向,多个单元试样错位排列,至少要覆盖从焊缝至母材的区域。
为获取热影响区各位微区特定组织下的拉伸力学性能,首先在整个焊缝选择特定的厚度位置线切割与焊板表面平行的薄片,然后将薄片的两面磨平,并磨到厚度为拉伸试样厚度a为止;对薄片表面进行金相腐蚀剂腐蚀,显现出焊缝和熔合线的位置,在薄片上画上拉伸试样的取样位置和形貌,要求第一根试样(即最左侧的单元试样)的拉伸平行段的一边(图中上面的边)沿着熔合线取样,使得整个平行段能够最大程度地覆盖到热影响区的过热区,然后在熔合线以外间隔距离d(即错位尺寸)依次取样拉伸试样,取样数量一般不小于3根,见图2所示,取样间隔距离d越小,所得拉伸力学性能数据越密集,越能反映出热影响区各个微区组织拉伸性能的变化情况,建议d≤2mm,为了减小单根试样结果的误差,热影响区同一区域位置也可取样2根或以上进行测试后取平均值。并且,d的尺寸不大于b的尺寸。
3)、拉伸测试和评价
采用拉伸试验机对拉伸试样进行拉伸检测(左右拉伸),获得各个热影响区特定微区组织状态的拉伸力学性能数据,通过焊接接头金相组织观察,可对应出热影响区某个特定微区组织与拉伸性能之间关联,进而获得拉伸力学性能较差的热影响区某个微区组织状态,从而从组织控制的角度为材料成分的改进和焊接工艺的改进提供依据。
以下为更具体的实施例数据。
试验焊板为25.7mm厚度的X80埋弧焊板,拉伸试样薄片在试样厚度方向为近上表面线切割取样,并经双面磨平到1.2mm厚,按照图1中的各标注,L为58mm,Lc为10mm,B为10mm,b为2mm,h为20mm,R为4.4mm。
拉伸试样尺寸加工拉伸试样,试样取样间隔d=1mm,每个位置取样1根试样,共取样8根。
将取样后的试样进行拉伸测试,得到各个取样位置的拉伸试样屈服强度变化情况,见图4。从结果中可看出在距离熔合线1mm~6mm之间是热影响区拉伸力学性能薄弱区间,可从此区域的组织形态分析拉伸力学性能变差的原因,从而改善材料成分和焊接工艺提供依据。
Claims (7)
1.一种焊接热影响区微区力学性能检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)、按设定的单元试样形状,沿焊缝走向顺次接续标画出多个单元试样轮廓,所述多个单元试样沿焊缝的垂向自焊缝区至其中一侧的母材区依次错位排列;
其中,沿焊缝走向,设定的所述单元试样呈中间窄两头宽的双头桨板式结构,其中间的窄部形成拉伸受力段,两头的桨板形成拉伸时的第一夹持端和第二夹持端;所述拉伸受力段的中间主体为一矩形条部,多个所述单元试样中的第一个单元试样的该矩形条部的一侧长边与熔合线大致贴合,另一侧长边位于焊接热影响区;
所述矩形条部的宽度不小于相邻单元试样的所述错位尺寸;
(2)、沿标画的多个单元试样轮廓切割并进行必要的打磨,得到多个薄片状的所述单元试样;
(3)、分别以所述第一夹持端和第二夹持端为夹持点,利用拉伸试验机对多个所述单元试样进行拉伸检测,获得各个热影响区特定微区组织状态的拉伸力学性能数据,进一步评价分析。
2.根据权利要求1所述的焊接热影响区微区力学性能检测方法,其特征在于,所述单元试样的厚度a≤1.5mm;所述单元试样矩形条部的宽度b≤2mm。
3.根据权利要求1所述的焊接热影响区微区力学性能检测方法,其特征在于,所述拉伸受力段与所述第一夹持端和/或第二夹持端间自然过渡。
4.根据权利要求1或2所述的焊接热影响区微区力学性能检测方法,其特征在于,相邻单元试样的错位尺寸d≤2mm。
5.根据权利要求1所述的焊接热影响区微区力学性能检测方法,其特征在于,所述单元试样的个数不少于3个。
6.根据权利要求1或5所述的焊接热影响区微区力学性能检测方法,其特征在于,自热影响区同一区域位置切割取样两个或两个以上所述单元试样。
7.根据权利要求1所述的焊接热影响区微区力学性能检测方法,其特征在于,还包括对薄片状的所述单元试样表面进行金相腐蚀剂腐蚀的步骤。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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