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, Q' [7 z, _# B: {) P鈦及鈦合金的焊接
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摘要 本文說盡闡述了鈦及鈦合金的材料特點及焊接性、并針對鈦及鈦合金焊接中易產生氧化、裂紋、氣孔籌焊接缺陷,進行了焊接性試驗。能過對鈦及鈦合金焊接工藝規范的不斷摸索,以及對試驗過程出現的問題的合理分析,總結出鈦及鈦合金焊接工藝特點及操作要領。3 [1 ?" I0 o4 Z1 D! { b, M" o
2 @3 r( z* P& ?6 K. w9 J& V) h 一、鈦及鈦的分類及特點
8 `: V" O: J% W- M 國產工業純鈦有TA1、TA2、TA3三種,其區別在于含氫氧氮雜質的含量不同,這些雜質使工業純鈦強化,但是塑性顯著降低。工業純鈦盡管強度不高,但塑性及韌性優良,尤其是具有良好的低溫沖擊韌性;同時具有良好的抗腐蝕性能。所以,這種材料多用于化學工業、石油工業等,實際上多用于350℃以下的工作條件。
0 E, Y" N% h0 n; ^: e9 ? 根據鈦合金退火狀態的室溫組織,可將鈦合金分為三種類型:8 m' r Q- z0 T6 x, j$ A d
α型鈦合金、(α+β)型鈦合金及β型鈦合金。! \9 D7 w& }6 r2 E6 {
α型鈦合金中,應用較多的是TA4、TA5、TA6型的Ti-AI系合金和TA7、TA8型的Ti+AI+Sn合金。這種合金室溫下,其強度可達到931N/mm2,而且在高溫下(500℃以下)性能穩定,可焊性良好。; N+ }8 G( T |& l& F) ?9 B, o2 D
β型鈦合金在我國的應用量較少,其使用范圍有待進一步擴大。
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9 W5 O2 B# a0 X/ H. X; ^" O 二、鈦及鈦合金的焊接性
' Z. U5 d; N: i$ e* |4 `6 G 鈦及鈦合金的焊接性能,具有許多顯著特點,這些焊接特點是由于鈦及鈦合金的物理化學性能決定的。* e t. f& A) z# j9 s
1.氣體及雜質污染對焊接性能的影響3 a* }- h. W) l! P
在常溫下,鈦及鈦合金是比較穩定的。但試驗表時,在焊接過程中,液態熔滴和熔池金屬具有強烈吸收氫、氧、氮的作用,而且在固態下,這些氣體已與其發生作用。隨著溫度的升高,鈦及鈦合金吸收氫、氧、氮的能力也隨之明顯上升,大約在250℃左右開始吸收氫,從400℃開始吸收氧,從600℃開始吸收氮,這些氣體被吸收后,將會直接引起焊接接頭脆化,是影響焊接質量的極為重要的因素。
+ H4 Q' V3 J+ R g3 _. k9 c7 s (1)氫是影響氫是氣體雜質中對鈦的機械性能影響最嚴重的因素。焊縫含氫量變化對焊縫沖擊性能影響最為顯著,其主要原因是隨縫含氫彈量增加,焊縫中析出的片狀或針狀TiH2增多。TiH2強度很低,故片狀或針狀衛HiH2的作用例以缺口,合沖擊性能顯著降低;焊縫含氫量變化對強度的提高及塑性的降低的作用不很時顯。% c+ H* S: ], e6 Q
(2)氧的影響 氧在鈦的α相和β想中都有有較高的熔解度,并能形成間隙固深相,使用權鈦的晶傷口嚴重扭曲,從而提高鈦及鈦合金的硬度和強度,使塑性卻顯著降低。為了保證焊接接應的性能,除了在焊接過程中嚴防焊縫及焊按熱影響區發主氧化外,同時還應限制基本金屬及焊絲中的含氧量。
+ ^% W6 h$ P$ [! e% v (3)氮的影響在700℃以上的高溫下,氮和鈦發生劇作用,形成脆硬的氮化鈦(riN)而且氮與鈦形成間隙固溶體時所引起的晶格歪挪程度,比是量的氧引起的后果更為嚴重,因此,氮對提高工業純鈦焊縫的抗拉強度、硬度,降低焊縫的塑性性能比氧更為顯著。% o, \8 C+ o- ~/ U2 y6 E
(4)碳的影響 碳也是鈦及鈦合金中常見的雜質,實驗表明,當碳含量為0.13%時,碳因深在α鈦中,焊縫強度極限有些提高,塑性有些下降,但不及氧氮的作用強烈。但是當進一步提高焊縫含碳量時,焊縫卻出現網狀TiC,其數量隨碳含量增高而增多,使焊縫塑性急劇下降,在焊接應力作用下易出現裂紋。因此,鈦及鈦合金母材的含碳量不大于0.1%,焊縫含碳量不超過母材含碳量。$ q, w) o5 }, w1 v/ I {! l
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