天津鈦合金焊接加工

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鈦合金材料得到廣泛應(yīng)用。但由于鈦合金是一種化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷慕饘?，在高溫下對(duì)氧、氫和氮等氣體具有極大的親和力，特別是在鈦焊接過(guò)程中，這種能力伴隨著焊接溫度的升高更為強(qiáng)烈。實(shí)踐證明，焊接時(shí)如果對(duì)鈦合金與氧、氫和氮等氣體的吸收和溶解不加以控制，無(wú)疑會(huì)給鈦合金焊接接頭的施焊過(guò)程帶來(lái)了極大的困難。

一、鈦的特性對(duì)鈦焊接的影響

1)氧和氮的影響。氧和氮間隙固熔于鈦中，使鈦晶格畸變，變形抗力增加，強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性卻降低，焊縫中含焊氧、氮是不利的，應(yīng)設(shè)法避免。

2)氫的影響。氫的增加會(huì)使鈦的焊縫金屬?zèng)_擊韌性急劇下降，而塑性下降少許，氫化物會(huì)引起接頭的脆性。

3)碳的影響 。常溫下，碳以間隙形式固溶于鈦中，使強(qiáng)度增加，塑性下降，但不如氧、氮明顯，碳量超過(guò)溶解度時(shí)生成硬而脆的TiC，呈網(wǎng)狀分布，易產(chǎn)生裂紋，國(guó)標(biāo)規(guī)定鈦其鈦合金中碳含量不得超過(guò)0.1%，焊接時(shí)，工件及焊絲的油污能增加碳含量，因此焊接時(shí)需清理干凈。

二、鈦及鈦合金的焊接性

1）氣孔的產(chǎn)生。鈦及鈦合金焊接時(shí)最常見(jiàn)的缺陷是氣孔，主要產(chǎn)生在熔合線附近。氫是形成氣孔的重要原因，在焊接時(shí)由于鈦吸收氫的能力很強(qiáng)，而隨著溫度的下降氫的溶解度顯著下降，所以溶解于液態(tài)金屬中的氫往往來(lái)不及逸出形成氣孔。

2）接頭的脆化問(wèn)題 。在常溫下，鈦與氧反應(yīng)生成致密的氧化膜，從而使其具有高的化學(xué)穩(wěn)定性與耐腐蝕性。在施焊過(guò)程中，焊接溫度高達(dá)5000～10000℃，鈦及其合金與氧、氫和氮發(fā)生快速反應(yīng)。據(jù)試驗(yàn)，鈦合金在施焊過(guò)程中，溫度在300℃以上時(shí)能快速吸氫，450℃以上時(shí)能快速吸氧，600℃以上時(shí)能快速吸氮。而當(dāng)熔池中侵入這些有害氣體后，焊接接頭的塑性和韌性都會(huì)發(fā)生明顯的變化，特別是在882℃以上，接頭晶粒嚴(yán)重粗大化，冷卻時(shí)形成馬氏體組織，使接頭強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性下降，過(guò)熱傾向嚴(yán)重，接頭嚴(yán)重脆化。因此，在進(jìn)行鈦合金焊接時(shí)，對(duì)熔池、熔滴及高溫區(qū)，不管是正面還是反面都應(yīng)進(jìn)行可靠的氣體保護(hù)。這是保證鈦及其合金焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。 延遲裂紋的產(chǎn)生 在焊后一段時(shí)間內(nèi)，鈦及其合金的近縫區(qū)很容易產(chǎn)生裂紋，這是由氫從高溫熔池向低溫?zé)嵊绊憛^(qū)的擴(kuò)散引起的。隨著氫含量的增加，析出的鈦氫化合物增加，熱影響區(qū)脆性增大，再加上析出的氫化物體積膨脹時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。