上海材料研究所翟莲娜和金静静谈国内外金属材料焊缝维氏

上海材料研究所翟莲娜和金静静谈国内外金属材料焊缝维氏

焊接是制造中必不可少的常见基本技术。由于焊接中焊接缝部分（焊接接缝）的形成过程涉及热，应力和微观结构的变化，因此它通常会成为焊接结构中的弱连接。尤其是当焊缝中存在脆弱的硬阶段（例如双马氏体）时，焊接接头的延展性和韧性将减少，并且易于发生尿布和骨折等问题。因此，焊接硬度通常成为判断焊接过程是否合理的重要基础，并且焊接硬度主要由硬度评估。此外，由于硬度不仅可以测量材料的硬度，而且还敏感地反映了化学组成，微观结构，热处理技术以及金属材料的冷处理变形的差异，它也已广泛用于焊接材料检测和故障分析中。

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硬度测试的标准化进展

鉴于在国际标准化组织（ISO）和欧洲标准化委员会（CEN）达成的“ VENNA协议”中实施了“尽一切可能确保国际标准和欧洲标准之间的一致性”的实施，目前的欧洲标准和ISO标准在焊接测试和检查中完全相等。因此，两位研究人员主要分析了ISO，美国和日本金属材料焊缝的硬度标准的进度（见表1）。

美国焊接协会标准AWS B4.0：2016中表1中引用的硬度测试方法是ASTM E384“材料坚果和硬度测试方法”。 AWSB4.0：2007的先前版本具有两个硬度测试方法标准标准，即ASTM E92“材料坚果和 Test方法”由ASTM E28机械测试技术委员会和ASTM E384“材料显微度测试方法”管理，由ASTM E04 技术委员会管理。这是因为ASTM E92-82（2003）于2010年7月被撤销，并于2016年2月恢复。因此，AWS B4.0：2016的最新版本是ASTM E384-17和ASTM E92-17。

表1 硬度测试标准的外国金属材料焊缝

从表1可以看出，ISO Weld 硬度测试标准系统相对完整。根据焊接关节的形式和特征，ISO通过在焊接测试中制定四个硬度标准，包括ISO 9015-1：2001，ISO 9015-2：2016，ISO 22826：2005：2005和ISO 14271：2017：2016，ISO 9015-1：2001：2001，ISO 9015-1：2001：2001，ISO 9015-1：2001：2001，ISO 9015-1：2001：2001，包括ISO 9015-1：2001：2001，ISO 9015-1：2001：特定的测试原理，样品处置，测试步骤，不确定性等由 ISO 6507.1的基本标准（当前标准为ISO 6507.1：2018“金属材料的Vicks硬度测试部分：1：测试方法：测试方法）”。 ISO 6507是一系列用于金属材料的硬度测试的标准。除第1部分：测试方法（ISO 6507-1：2018）外，它还包括支持标准，例如第2部分：硬度仪表的检查和校准（ISO 6507-2：2018），第3部分：标准硬度块的校准（ISO 6507-3; 2018）和第4部分：第4部分：硬度值表（ISO 6507-4：2018）。这些应用标准，基本标准和支持标准共同构成了金属材料焊缝的硬度测试的完整标准系统（见图1）。

图1 ISO当前的硬度测试系统用于金属材料焊缝

在焊缝的维克硬度的应用标准中，ISO 9015-1：2001，ISO 9015-2：2016和ISO 22826：2005之间的差异是根据焊缝区域和梯度变化的差异选择自适应测试力。如果焊缝区域和梯度变化很小，则选择一个小的测试力，反之亦然，选择了大型测试力。同样的是，测试方法基本上是相同的，都包括线测试（R型测试）或点测试（E型测试）（请参见图2）。这样，可以轻松获得焊缝区域的硬度分布和最大硬度。

对于钢而言，一般来说，随着硬度的增加，钢的延展性和韧性减小，总体机械性能降低，裂纹电阻降低。焊接后钢的最高硬度主要发生在融合线附近的热影响区域。因此，测量受热影响区的最高硬度对于预测焊接接头的机械性能和裂纹趋势具有重要意义。 JIS Z3101-1990直接提供了用于焊接热影响区域的最大硬度测试方法，而ISO 9015-1：2001是通过线测试获得一组数据后发现的热影响区域的最大硬度（R-Type测试）。两者不同。

图2线测试的示意图（R类型测试）和点测试（E类型测试）

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硬度测试的标准化我国金属材料焊缝的标准化

进步

早在1981年，我的国家就发布了第一种测试方法标准，涉及金属焊缝的硬度GB 2654-1981“用于焊接接头和表面金属硬度的测试方法”； 1984年，制定了相当于日本JIS Z3101-76标准的标准，并发出了GB/T 4675.5-1984“在焊接测试中焊接热区域的最高硬度的测试方法”。 GB/T 4675.5-1984在2005年无效，在1989年和2008年进行了两次修订后，当前的有效标准是GB/T 2654-2008/ISO 9015-1：2001：“焊接关节硬度测试方法”。在2011年和2018年，我的国家发布了GB/T 27552-2011/-2：2003“对金属材料的破坏性测试的焊接接头测试”和GB/T 35085-2018/ISO 22826-2005” 和 and Nuts and s in of for Metal for Metal for ''此外，我的国家还根据ISO 6507制定了一系列金属材料的硬度测试方法，并且这些焊接维克斯硬度的应用标准，基本标准和支持标准共同构成了当前的焊接维克斯硬度标准系统（见图3）。

图3我国家当前的硬度硬度测试标准金属材料焊缝

此外，硬度测试对带压力容器，核反应堆，储罐和船只的单面和双面复合钢板焊接接头，例如滚动，爆炸，爆炸，爆炸，爆炸，铸造，铸造，爆炸，爆炸，滚动，滚动，滚动，铸造，铸造滚动，单侧和双面的钢板和钢板的材料以及钢板和双面的钢制材料，以及固定的钢制和钢制材料，并覆盖了钢制和钢制材料，并构成了钢和钢制材料，并供应钢和钢制材料，并构成了钢和钢制材料，并用钢和钢制材料和表面固定式和螺丝板，或厚度不少于8mm，GB/T 16957-2012“机械性能测试方法的复合钢板焊接接头”。

除了国家标准外，我国家的一些行业还制定了行业标准。例如，“海洋钢焊接接头的硬度测试方法”规定了海洋钢焊接接头的更详细的测试方法硬度测试方法和其他技术内容基本上与GB/T 2654-2008一致。

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我国焊接维克硬度硬度的测试方法的标准存在

问题

3.1必须改进和改进焊缝的硬度标准系统

比较图1和图3，我所在国家的Weld 硬度标准通常使用ISO标准，但仍然存在以下问题。

的抗性斑点焊接，凸焊和接缝焊接接头的硬度仍然是空白的。

②GB/T 4340系列标准和GB/T 27552-2011尚未随着ISO标准的更改而更新；

③happ，这些目前正在解决。 GB/T 4340.1-2009，GB/T4340.4-2009和GB/T 27552-2011正在修改。 硬度测试方法标准标准，用于制定电阻焊接，凸焊接和接缝焊接接头的标准。 GB/T 4340.2-2012，GB/T4340.3-2012也正在修订。

3.2我国家的维克斯硬度匹配的校准/检查标准被排除在国家标准之外

还有验证程序

硬度计和标准硬度块的校准/检查包括GB/T 4340.2-2012和GB/T 4340.3-2012由国家测试机械标准委员会提出的校准委员会以及由国民力量价值硬度验证仪表型校准量和校准级别的校准仪表均和国民校准级别的校准仪表式校准仪式和校准仪表式校准仪表式启动仪表式校准仪表式启动仪表式jjg 151-jjg 151 jjg 151-' 148-2006“标准硬度块验证法规”。尽管两者都是根据ISO 6507-2和ISO 6507-3准备的，但主要技术内容基本上是相同的，但是-2006和JJG 148-2006基于1997年版的ISO 6507版，而GB/T 4340.2-2012和GB/T 4340.3-340.3-2012基于ISO 6507的差异，而GB/T 4340.2-2012和GB/T 4340.3-2012则是6507。例如，GB/T 4340.3-2012规定，标准块的校准周期为5A（年），而JJG 148-2006规定标准块的第一个校准周期为1A，重新检查周期为2A。此外，当前的ISO 6507系列标准都来自2018年版。 JJG 151-2006和JJG 148-2006的现象被我国家的计量验证机构广泛使用，应及时纠正落后于国际标准的现象。

3.3每个标准指定的测试温度不同

测试温度变化对金属材料的硬度有很大的影响。一般而言，通过温度升高来衡量的硬度很低，反之亦然。为了使硬度数据复制，硬度测试方法标准清楚地规定了测试温度，但是当前国内外的硬度测试标准仍然存在不一致的测试温度法规（请参见表2）。

表2当前海外和国外的硬度测试标准之间的测试温度差异

从表2可以看出，硬度方法的测试通常在10〜35℃进行的家用金属材料和外国金属材料进行。对于具有严格温度要求的测试，ISO和JIS规定测试温度应为（23±5）℃，并且ASTM不给出特定范围。除了ISO 9015-2：2016外，ISO和我国家和我国家的焊缝硬度标准都规定，测试应（或应该）以（23±5）℃进行，而AWS和JIS则规定，它们根据相应的物质硬度标准进行，通常在10〜35 〜35 〜35。对于具有严格温度要求的测试，应进行（23±5）℃。

为了分析测试温度对金属焊接接头机械性能的影响，研究人员将Q355B钢作为基本材料，使用的焊接线（ϕ1.2mm），并使用气体保护焊接进行了焊接，然后分别以10℃和35°进行了横向拉伸测试。测试结果如表3所示。

表3焊接接头的拉伸强度在10℃和35℃

根据GB/T/T 33362-2016/ISO 18265：2013的表A.1：“金属材料的硬度值的转换”可以从非合金钢（如Q355b）的硬度和拉伸强度之间的转换关系中获得（请参见表4）。

表4 Q355B钢的拉伸强度和维克硬度的转换表

根据表3和表4，可以看出，在10°C和35°C下的平均拉伸强度值仅为18MPa，相应的维克斯硬度约为6hv10。检查ASTM E92-2017，发现该水平的测试方法的重复性极限为6HV10，可重复性限制为8.5hv10。可以看出，在10〜35℃时，硬度随温度的变化不大。从对测试成本，效率和准确性的全面考虑，硬度测试温度的规定为：“对于严格温度要求的测试，测试通常是在室温下进行的，（23±5）℃”更合理。表2中列出的ISO 9015-2：2016和ISO 9015-2：2003的两个版本之间的差异也可以说明这一点。

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结论

我国家的当前标准基本上采用了ISO标准，并且逐渐与国际ISO标准相符。但是，与国际标准相比，某些标准的年龄更长，需要以更快的速度进行修订，以进一步改善标准系统，并使标准系统以更系统和标准化的方向发展。此外，我国目前的标准仍然需要进一步提高标准化水平并实现标准之间的统一方法，也就是说，应加强相互参考，而不是将单个标准形成到系统中。同时，在尽可能多地使用国内标准的同时，我们必须不断跟踪外国的先进技术成就和高级标准，及时研究各个国家标准的新发展，加快标准的更新速度，并为我国焊接行业的稳定发展创造了良好的条件。