微观金相检验

基础知识

微观金相检验是在小于2 000倍的光学（或电子）显微镜下进行金相分析，以确定焊缝金属中的显微缺陷和金相组织。微观试样可从宏观试样上切取。合格标准规定如下：焊缝金属和热影响区内不得有淬硬性马氏体组织；焊缝金属和热影响区内不得有裂纹和过烧组织。

任务实施

一、取样

研究焊接接头从表层到中心及各焊层的组织、显微组织状态、晶粒度级别等情况时，应垂直于焊缝的纵截面截取试样，并应符合相关标准的规定。

试样可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、化学切割装置、电火花切割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。硬而脆的金属可以用锤击法取样。不论用那种方法切割，均应注意不能使试样由于变形或过热导致组织发生变化。对于使用高温切割的试样，必须除去热影响部分。

二、镶嵌

在金相试样的制备过程中，有许多试样直接磨抛有困难，所以应进行镶嵌。经过镶嵌的样品，不但磨抛方便，而且可以提高工作效率及试验结果准确性。通常进行镶嵌的试样有：形状不规则的试件，线材及板材，细小工件，表面处理及渗层镀层，表面脱碳的材料等。

样品镶嵌的常用方法有：机械镶嵌法、树脂镶嵌法。

三、磨制

金相试样经切割或镶嵌后，需进行一系列的研磨工作，才能得到光亮的磨面。研磨的过程包括磨平、磨光、抛光三个步骤。

四、微观检验侵蚀

1.试样按照要求进行研磨并经显微镜检查合格后，即可进行侵蚀，侵蚀时间视金属材料的性质、侵蚀液的浓度、温度等而定，以能在显微镜下清晰显示金属组织为宜。

2.试样侵蚀完毕后，迅速用水冲洗，然后再用无水酒精清洗，热风吹干。若侵蚀程度不足时，视具体情况可继续进行侵蚀，或重新抛光后再进行侵蚀；若侵蚀过度时，一般可重新抛光后再进行侵蚀；当侵蚀过度严重时，则须重新磨制，并经抛光后再进行侵蚀。

五、观察

侵蚀好的试样，应立即观察拍照，如图11-4所示。

图11-4  焊接接头的显微金相分析

拓展提高

一、焊缝组织分析

1.焊缝组织具有联生结晶和长大的特点，常见的焊缝组织有柱状晶、树枝状晶、等轴晶等，同样成分的焊缝，由于结晶组织形态不同，性能差别很大。

2.多层焊时，由于后面的焊层对前面的焊层进行了再加热而发生相变结晶，导致焊缝区各部位组织形态的差异。

3.焊接过程是连续快速冷却的过程，超过一定的冷却速度后，会得到非平衡组织——贝氏体和马氏体。

二、热影响区组织分析

1.焊接接头热影响区

主要分为：局部熔化区、过热区（粗晶区）、正火或重结晶区（细晶区）、不完全正火区或不完全重结晶区。部分熔化区和过热区是组织和性能变化最大的区域，为焊接接头金相检验的分析重点。

2.部分熔化区

此区较窄，邻接熔合线，由于严重过热，晶粒大，化学成分不均匀严重，导致性能恶化，是焊接接头中最薄弱的区域。

3.过热区

此区域的明显特点是晶粒最粗大，其组织形貌与部分熔化区基本相同，是再热裂纹的敏感区。

4.重结晶区

此区域晶粒细小而均匀，是焊接接头中组织和常温机械性能最好的区域。

5.不完全重结晶区

此区位于A1～A3温度区间，具有部分铁素体溶解到奥氏体中去的特点，冷却时奥氏体发生分解，而原来未转变的铁素体仍保留下来，对某些低合金钢，由于这部分奥氏体中碳和合金元素含量较高，快速冷却后可能转变为高碳马氏体，得到马氏体和铁素体的混合组织，这种组织性能较差。