Pomiar twardości
Pomiar twardości polega na wciśnięciu wgłębnika z określoną siłą w powierzchnię materiału. Z wielkości trwałego odcisku wynika wartość twardości. Dzięki temu przy spawaniu wykrywa się niebezpieczne przetwardzenia w strefie wpływu ciepła, wskazujące na kruchy martenzyt.
Fizykochemiczny mechanizm działania
Wgłębnik diamentowy lub z twardego metalu wciska się w powierzchnię pod określoną siłą badawczą. Materiał stawia opór plastyczny temu wnikaniu. Im twardsza struktura, tym mniejszy pozostaje odcisk. Przy spawaniu zwykle mierzy się metodą Vickersa (HV10). Ta metoda wykorzystuje piramidę diamentową i siłę badawczą 10 kilopondów. Mierzalna wartość twardości powstaje bezpośrednio z długości przekątnej odcisku. Oprócz Vickersa stosuje się Brinella i Rockwella, ale do spoin najlepiej nadaje się Vickers HV10, ponieważ odcisk pozostaje mały i można go precyzyjnie umieścić w wąskiej strefie wpływu ciepła.
Znaczenie metalurgiczne i ryzyka przy spawaniu
Po spawaniu spoina stygnie. Zbyt szybkie chłodzenie tworzy w strefie wpływu ciepła twardy, podatny na pęknięcia martenzyt. Badanie twardości ujawnia takie strefy. Wartości powyżej 350 HV10 są krytyczne dla stali niestopowych i niskostopowych. Grożą tam pęknięcia zimne wywołane wodorem. Zbyt miękka strefa może wskazywać na zmiękczenie przez odpuszczanie, zwłaszcza w stalach ulepszonych cieplnie.
Praktyka warsztatowa i instrukcje postępowania
Do kwalifikacji spawania według normy bada się co najmniej po trzy odciski w spoinie, w strefie wpływu ciepła i w materiale rodzimym. Powierzchnia musi być równo zeszlifowana i wolna od zgorzeliny. Punkty pomiarowe leżą 0,5 do 1 mm od linii wtopienia. Jeśli wartość twardości przekracza dopuszczalną granicę, spawacz musi zwiększyć wprowadzanie ciepła, podnieść temperaturę podgrzewania wstępnego lub przeprowadzić obróbkę cieplną po spawaniu. Następnie ponownie sprawdzić.