硬度测试
概念
硬度是指固体材料抵抗外界入侵的能力。它是一种材料特性的描述，其表现是在静态负载下形成塑性变形、压痕或划痕。通过一定的测试方法得到硬度值。主要有以下类型：
|| 布氏硬度：通过碳化钨球压头在材料表面施加压力，根据施加的力值与压痕面积的比例计算出硬度值；
|| 洛氏硬度：使用锥形金刚石或碳化钨球压头，根据*终压痕深度和初步压痕深度测量值之差计算得出硬度值；
标乐在硬度测试领域拥有超过百年的经验，可以为上述硬度测试方法提供单独解决方案，也可将这些方法整合到一台设备中。下文中主要介绍了焊接件的维氏测试，以及如何将其应用于生成材料的硬度彩色云图。云图显示了整个需要测量区域的硬度梯度，特别有助于直观体现材料硬度的分布情况。
焊接测试
WELD TESTING
熔合线附近的焊接区域（母材）的微观结构变化对焊缝的性能提出了影响，该区域容易产生高残留应力，以及不希望出现的组织结构，使焊点区域容易失效。该区域被归类为焊缝中的热影响区(HAZ)。如图1(a)所示，焊接的区域可以细分为几个不同的区域，包括显示焊缝熔深的母材区、热影响区、焊缝区。对于多道焊接的样品，由于焊接结构的建立，每个焊道都会有相应的热影响区、熔合线和焊缝，如图1(b)所示，有3个焊道。
图1(a)是焊缝、热影响区和母材的示意图，(b)显示了在低合金钢基体上用2%Nital蚀刻的圆角焊缝和三个焊道，以显示焊缝、热影响区和构成焊缝的三个焊道。
为了观察焊接的微观结构，通过金相制备包括磨抛腐蚀等步骤来揭示微观结构，图1(b)。然后可以对热影响区的程度和范围进行金相分析，以确定容易形成微裂纹的极端微结构变化的潜在区域。
图2说明了角焊缝的硬度测试，以及从母材、热影响区和焊接区域观察到的差异
为了定量了解焊接微观结构，通常根据ISO 9015/15614进行压痕硬度测试，该标准描述了测试方法；规定了母材、热影响区和焊缝的载荷、压痕数量，以及压痕之间的距离和焊接接头表面以下的深度。要满足标准中规定的要**相当困难的，耗费时间且受限于操作员的技能/经验。使用标乐的DiaMet自动化硬度测试软件可简化这个过程，如图2和图3所示，分别是角焊和对接焊。
根据焊缝和母材类型，焊缝的不同区域将表现出不同的微观结构。如上图2和3所示，这些微观结构具有不同的硬度水平。当您向焊缝移动时，您将从不间断的母材开始，接着是一个带有回火和临界间热影响区的区域，一个细晶粒的热影响区，一个朝向焊缝熔合线的粗晶粒的热影响区，然后是焊缝。热影响区表现出不同的微观结构，并且总是容易出现硬度的局部变化，如图3蓝色圆圈所示。很明显，基于ISO9015的标准技术可能捕获热影响区周围硬度的局部变化，因为它涉及到一排压痕。为了**了解焊缝的情况，焊缝云图可以提供这种局部变化和潜在高应力位置的详尽概述。
云图
MAPING
随着自动化硬度测试、测试速度的提高和硬度测试软件的发展，现在可以采用另一种方法对焊接部件进行定性和定量测试。这包括在焊缝扫描区域上进行多个压痕，然后将从母材到焊缝的硬度值差异用不同颜色代码进行分配，由软件提供硬度变化的视觉输出。使用压痕映射的主要优点是易于识别存在高残余应力的区域。该图也可用于定性研究热影响区、母材和焊接区域，而无需腐蚀样品。图4显示了图1和图2中的焊接样品，图中有大约3000个压痕。
对比图4(b)和上面的图1，用这两种方法腐蚀和绘制的显微图之间有良好的相关性，显示了焊缝、热影响区和母材材料。
图5显示了通过一连串的多道工序建立起来的钢材对接焊缝样品(a)。这些类型的焊缝通常通过焊后热处理（PWHT）来减轻堆焊过程中产生的残余应力。然而残余应力并未完全消除，焊后热处理后的焊缝检查也会显示出这些区域，如图5(b)和(c)所示。从图中可以看出，高残余应力存在的地方（高硬度值），主要出现在热影响区。
增材制造部件
ADDITIVE MANUFACTURED COMPONENTS
增材制造部件是通过逐层添加材料而形成的。这些部件可以由钢、钛、铬镍合金等多种材料制成。制造工艺包括定向能沉积(DED)和粉末床熔合(PBF)技术。与PBF技术相比，DED方法通常具有更高的积聚速率，这两种技术都会因在层添加过程中的反复热循环而导致残余应力的产生。这些残余应力在部件的性能、完整性和寿命方面起着至关重要的作用，因此，评估它们的能力是至关重要的。为了绘制这些部件，它们必须首先进行金相制备，其表面光洁度取决于维氏压痕测试时使用的载荷。
感应淬火表面
CASE/INDUCTION HARDENED SURFACES
验证表面硬化/感应硬化工艺的另一种更为直观的方法是将关注区域通过绘制云图展现出来，图7通过DiaMet软件中的云图工具绘制而成，展现了样品硬度的均匀性。
总结
SUMMARY
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基于ISO标准的焊接测试可以通过DiaMet软件的焊接工具相对快速和容易地进行。传统的技术需要更长的时间，而且还受制于操作者的技能和经验。
NO.2
我们还证明了腐蚀焊接样品和硬度分布区域之间有很好的关联性。从类似于腐蚀焊接样品的显微云图中可以很容易识别基底/母材金属、热影响区和焊缝。从显微照片中还可以清楚地看到，在多道焊缝中识别焊缝通道，以及在焊缝形成时每个焊道对相邻焊道的影响。
NO.3
增材制造部件可以被绘制成高亮度的局部硬度变化图，作为识别高残余应力区域的一种方式。
NO.4
表面硬化材料可以被绘制成图，从而提供一个**的硬化过程均匀性的图解。