在焊接鈦時(shí)所注意的事項(xiàng)

1、純鈦是一種銀白色金屬882.5 C以下它具有密排六方結(jié)構(gòu)（相），高于此溫度，發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，成為體心立方結(jié)構(gòu)（相)。-Ti 882.5 C -Ti鈦與氧的化學(xué)親合力強(qiáng)，甚至在室溫下其清潔的表面也會(huì)迅速地形成穩(wěn)定而堅(jiān)韌的氧 化層這種行為產(chǎn)生自然鈍化，因而鈦具有良好的耐鹽、耐氧化性酸和無(wú)機(jī)酸腐蝕性能。在退火狀態(tài)下工業(yè)純鈦的抗拉強(qiáng)度為350700MPa，伸長(zhǎng)率為 2030 %，冷彎角800130 0具有良好的低溫性能。TA1、TA2、TA3。鈦的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率小，具有良好的焊接性。冊(cè)點(diǎn)i”尸K dnrKL業(yè)Hi*比鵡容A/(TV2（卻勺-：1416( 3nT)1522 (20七)117、吏*絃

2、遇的相1龍?jiān)?合金比方上、1P相繪;定元耒成tr*Cv、t'c.Mm 臥，i, EM, Sk Tn. W、VSm* 2i. IH門(mén)、CH工業(yè)純鈦：根據(jù)最低的力學(xué)性能和最大的間隙雜質(zhì)含量來(lái)分類(lèi)。相轉(zhuǎn)變非常緩慢,鈦合金：含相穩(wěn)定元素百分率高（實(shí)際上不是單相鈦合金）室溫顯微組織幾乎全部為相，可通過(guò)熱處理來(lái)提高強(qiáng)度，優(yōu)良的成形性能和加工性能，焊接性一般 TB2、TB3 -.TB6。+鈦合金：可用固溶一時(shí)效熱處理進(jìn)行強(qiáng)化,含有穩(wěn)定元素和少量的相穩(wěn)定元素。TC1、TC2 TC12。相穩(wěn)定元素：可以大量固溶在相中擴(kuò)大區(qū)的元素Al、O、N。相穩(wěn)定元素：可以大量固溶在相中擴(kuò)大區(qū)的元素V、Mo、Co、Cr

3、、Fe、 Mn、W號(hào)Il學(xué)舒«9 Hi4成.豐:*;于*r.檸XhjV(rhrUi.7f廠l-.riMl1 J*M-FrM1)1OIt電工:常p 一 ” _rr出崑=1O.-UU VLu. vltu. u&J：業(yè)燉a -九15n. ic0旳0. filS<1-1%* ECl 11 IJ桅程4 15* 100 sj譏山IL MUa- JU. 1*-C. 300. IOn. 05o.cisd 250. 1O 1押呻tt f 1- 1 n r iwr .此紺嘰iij卅V. ClbGM山1U. 4! XITrjAI?- D*XI.(1呂3INma各a IS4. 1D"

4、r;Ti- tAJ-b-UQi|E.L J Jr J11 0. (jQb山J0U10U.U-ljL LML11 li0. 14.4l-tAl4 4 -i r.-O 30a in億Oft1“ 150. L*.(FAZTi SAI2-5S-ftUh 屮土 0L b-. 50U laaoh0.35O.FUCl. I-1i ATrijh iXT i詢(xún) M】l lift!. 5OF5. ?i2 0J. CJ1m 19.a as*札曲1域叔1T 4;協(xié).W£f *K.T*:于»9TiAlSrtMoVCrFtMnN1Cu31FtCN11(1 一rt»TT*T”iAI+*VAAf

5、i-1-71. S亠,i0-»機(jī)100. (ftO.OISazo0. 1% 4TCflTkftAlH- i C< t. ( M» fts rr o.iKi*SS. Af.O1. OrJO.flj 氫J札TLS- MX 15-Ol je札IDoe«. ois0 11a 1Ol Jrt:«Tr*. $A1* XSMii-Z.a<u.a IS*5. SO-BLRrt.»2 Si-” I一OlZ*佻10. 40>.IDDL &hOLSck ts也k0. 1TC1«£Sh fl,罠:*O. ftPe童*C-

6、5It52.$一翼5 « SKU-L. Qr .眞aa產(chǎn)k«i , 1«0.41dOlS血舸ft. I0. <miIl *.SAIX沁Zr Ol 球f-»ts-3. e-Uiih幾0w=L0.3(IlIO0.05<Qi0.10 1TCHb7i*SAI- 4Mo-4Cr "3 F ” iHrt- iHb««4-5 iL 5 盒$a. s4.5桑a<.(-10.5-1.30. w0. IVQ.tAO.OLA«0.4It* "Fi |-1*ir362?中竽濃度的硝酸中，W蝕速牢圖6-«

7、;發(fā)炯硝酸的威分對(duì)鐵發(fā)生爆炸rT能性的厳響鈦在硝酸溶液中是相當(dāng)穩(wěn)定的.在高溫、 數(shù)據(jù)稍高。也有資料報(bào)道，在溫度500貯以下， 貧在40%-80%硝戢溶掖和蒸吒中具#扱好的 W聯(lián)iSt性在發(fā)煙硝酸中，當(dāng)黃化氮過(guò)fi （2%以上）時(shí)，由于水含雷不足可引起強(qiáng)烈的 放熱反應(yīng)而導(dǎo)致爆炸。這時(shí)在tt和錢(qián)合金表面 的腐述過(guò)程中，會(huì)生咸一種浸色的沉淀，當(dāng)在 落液下lff受到s擊或擦傷時(shí)，這種沉淀會(huì)猛烈 «炸，鉞與硝酸之間發(fā)生爆炸反應(yīng)可能性與硝 酸中NQ和IhO含量之間的關(guān)系見(jiàn)圖6-阻 在濃度較低的硝酸溶液（80%以下中，軟不 可能發(fā)生爆炸反應(yīng).硝麗含最在40%60%以 上，鐵含6大于Q.05%的鈦焊

8、縫區(qū)易產(chǎn)生選擇 性腐站含硅物質(zhì)対鈦在硝酸中可以緩燭，而力H抵化物仝力U述廣述*過(guò)旅化俎的加人盤(pán)便蝕化的恢丿Af燭刖1速* *；柱懈酸中前楸定性差，扶毛往有濟(jì)解楓的宣忍1怏只0刷；?硫醱滸 植的WtTU.祚WOP下，磁口循褲;竹賊為0. 2坯的疲牌中保持軸岳“埶.餚對(duì)你代 硫賊中的扁刨1產(chǎn)牛.抑制柞or 伯矗9OP、硫腋含誡韌過(guò)叱？時(shí) 輒訊mwi曲懺 胸購(gòu)加魏T刼至有時(shí)91趙#f火. 住疑脫中* 剛便在舷ai卜*似:的檎J(rèn)i：性也比板里. 儀徃苗 wvw>s的雄 敲中.鈦址程建的.ASMub 耐tiU性幅不對(duì)。陸石破敞型的上升A«協(xié)急W! 堵加 鍛金A4離子. 如尸* C11=

9、*、00=- 群金黔港屮的存杵： 邢町 以仙1便 衣竝戰(zhàn)和硫賊中盤(pán)生t!<t!化* 誕的血1范腳曠大”例如探哪脾的30HSOq ” 織加了 6 1 nujI/C 的 耳，桃的農(nóng) th .91 申題從 aOOtiiTTi/u 除 至 V（»* linm/«i 4=HJa約30% 的處氯隣腋rp,創(chuàng):金3SP 是襁業(yè)的. 斟MT升廟，鈦的秘建 花眉M 靜地稱(chēng)向低濃厘一側(cè)a re IQOVM* 它只冇金低于3% 的確隈中才保持確 定性” 純和fw和軾碎:毗対試來(lái)說(shuō)足IW蝕性能大的介朋. 礎(chǔ)般、WPW、硫rtfl* W 朋?、MfftBe-r fin果舎対孤崗：r,就空加涼恢

10、的wm“ 徃尤機(jī)鹽* 州別堪皆ta;化物介購(gòu)小，亂的耐緲性犧統(tǒng)地優(yōu)于>1<傣綱，已 不僅完全地駙洲慵的飆離餉* IP-MBS!鈉和許種敢丄址的欣筑験鈉弊J腐蝕tk完全地 曲二輒化氯，次氣rte刊氣腋的懈蝕”衣次氣肢側(cè)、竝楓化購(gòu)擦白刑和亞氯裁餉嗎 做礴解鈦汎介購(gòu)中.腐蝕速率也是很備的.但禰髙湖和|（儂度丸化鈣、氯化殆和看來(lái)翌換鈦柱氯花中課持可靠的穩(wěn)定性.珂論上氯中的會(huì)水雖不得扌氐于 65陽(yáng)除氧型外，其惟干態(tài)鹵素也與鈦發(fā)生反慮，氧蠱輸、氯態(tài)礁、液漠C比 水或訝水的）郁貸引趙就的嚴(yán)諱:曲劃爲(wèi) 無(wú)水結(jié)隔W戒液浪都會(huì)引晶鈦燃燒. 悽在戦槪屮不具有梅性.在械澈中.氧、氧或二軾化碳的存柱坯會(huì)使

11、鈦帥理腐燭a有過(guò)氧化魚(yú)的«£襖中，鈦的耐伽性很差n 掘；貝有髙度耐腐地性的右機(jī)介質(zhì)：?*汽油，屮華、4P酣、甲fl£r三飆;乙 烷、諮酸、乳酸、檸祿酸、酒石霞.單寧酸、一氮代一拭孑弋臘酸和煙酸 零.在100弋以下和充有空氣時(shí)，鈦在齊種濃険的u?酸中郝十分檢建4在沸點(diǎn)及 不充氣的慵況下、林貓以上炯屮酸中會(huì)曼到嚴(yán)重”瞬換.在含酣肝的敏M酸 演薇中*鈦不僅湮到嚴(yán)重的全面膺筑，而冋會(huì)產(chǎn)牛禮諛而造處局那損壞*為使性 傭持純態(tài)F您于即點(diǎn)以下的酵滋必韁含釣6皿的水。對(duì)子許步有機(jī)合斶過(guò) 1U小即訕陽(yáng)齢若抑呑席 f Zwt Fm &川斟町* 耐 就如E矩 14皿“ 3 rt

12、b TH6,232鈦耙合金欽中蛾加了少暈的貴金屬耙（610%0.20%兒提高了金屬表面的腐燭電 位，從而提高了鈦在還原性介質(zhì)中的耐腐蝕性能，比工業(yè)純欽有了更大的幗縫 腐蝕能力，例如：在60X】0%的HgSd*和40%的IbSO勺溶版中，純鈦的腐 蝕電位分別為一190mV和一85CinV <SCE）,而鈦電合金則分聖為一加mV和 J350mV CSCE）.因此在硫敲、鹽酸鶴還原性介履中，Ti-Pd合金的耐14性比 純鐵有了見(jiàn)著提尚。工業(yè)純鈦在室溫、5%氏SOq及人5%HC1®液中是不耐蝕 的，而鈦靶合金在室溫、40%H2Sa、20HCl及沸騰的5%H2SO4和6OX 1Q%HC1

13、中仍具有較好的穩(wěn)定性.同時(shí)在高溫高濃度的氯化物溶液中，Ti-Pd合 金還具有優(yōu)異的抗裟S（腐蝕能力.因此該合金坯町應(yīng)用在弱還原性、氧化性和還 遍性交替的介質(zhì)，以及高溫.窩濃度、低pH值的各種氯化物環(huán)焼屮。表6-25 列出了 Ti-0, 15P（i合金的腐蝕數(shù)據(jù).6.Z3.3優(yōu)鋁合金TlMc為列合金被推薦用于還原性介質(zhì)（如鹽駿、ffi酸和磷酸）中*銅含帛 愈高，咐蝕牲愈好，但熔煉加工困難也愈大*丙此柱一定程度上 影響了 Ti-Mo合金的應(yīng)用惟廣.關(guān)于鈦鉗（10%合2%M。）合金的耐腐純性船 見(jiàn)表6-26.6.去3. 4鉞用做合金Ti 0. 3MO-0- 8Ni合金是為了懈決工業(yè)純鈦在高溫氯化物譜

14、液中所產(chǎn)生的縫 隙腐tSi而開(kāi)發(fā)的耐fcb鈦合金*在硝樓等氧化性介質(zhì)中，Ti3Mo 08Ni合金有 與純鈦同等優(yōu)橫的附蝕性龍*而在還原性介質(zhì)如硫酸、鹽哉、甲酸及檸棣酸中， 瞄tt性明扯握髙（例如室jfl卜TOJHSO斗料H（：h 50乜下S% HjSO4 . HCI 秤沸騰的45%qi|8、50%檸據(jù)酸尊兒試驗(yàn)表明，在沸騰的i%H£S5溶液中， 純鈦的腐蝕電/4-5S0niV CSCE）而Ti-0. 3MaO. 3Ni金的腐蝕電位只有 -茁OmV （SCF）,位于鈦的純化區(qū).合金中的TbNi相住腐蝕過(guò)程屮作為厝性 陰扱增加了材料的陰極活性，進(jìn)一步促進(jìn)了合金的陽(yáng)極稜化，使之表面鈍化，表

15、 6-27列出了 丁卜：iMb（X gNi伶金在一些化學(xué)介質(zhì)中的耐燭性*在高®、鬲糧度 的氯化麴介質(zhì)中，該合金具有良好的抗縫K腐蝕性篦，表G-Efi列出了丄業(yè)純鈦 和T 0. 3MO-0. 8Ni合金在一些高溫氯化物介庾屮耐縫除腐純的情況對(duì)比口試樣 采取了人造雜隙的/gxCc氣體等雜質(zhì)污染而引起焊接接頭脆化:常溫下，鈦及其合金比較穩(wěn)定，隨著溫度的升高，鈦及其合金吸收氧、氮及氫的能力也隨之上升。 氧的影響：從 400 C開(kāi)始吸氧，600 C快速吸氧，氧以間隙固溶體的形式存在，晶格畸變固溶強(qiáng)化，導(dǎo)致鈦及其合金強(qiáng)度提高、塑性韌性下降。焊縫含氧量隨保護(hù)氣體中的氧含量增加而直線上升。在鈦中最大

16、固溶量為14.5 %。在鈦中最大固溶量為1.8 %。含氧量越高固溶強(qiáng)化越嚴(yán)重。氧會(huì)導(dǎo)致鈦合金氧化，鈦是一種活性元素，當(dāng)鈦及其合金表面為銀白色和淺黃色時(shí)鈦合金幾乎未發(fā)生氧化；當(dāng)鈦及其合金表面為青灰色是中度氧化；為黑色和出現(xiàn)白色粉末時(shí)是嚴(yán)重氧化。氮的影響：從600 C開(kāi)始吸氮，700C快速吸氮，在鈦中最大固溶量為 7%;在 鈦中最大固溶量為2%。氮是從空氣中進(jìn)入的。當(dāng)鈦及其合金中的氮未超過(guò)飽和溶解度時(shí),氮存在于鈦及其合金的間隙位置， 形成間隙固溶體,導(dǎo)致晶格畸變，強(qiáng)度增加，塑韌性下降。當(dāng)鈦及其合金中的氮超過(guò)飽和溶解度時(shí),一部分氮存在于鈦及其合金的間隙位置，形成間隙固TiN，使得材料的溶體，導(dǎo)致晶格

17、畸變，強(qiáng)度增加，塑韌性下降；其他氮與鈦反應(yīng)生成硬脆的 塑韌性和強(qiáng)度顯著下降。氫的影響：從250 C開(kāi)始吸氫，300 C快速吸氫。氫在金屬中會(huì)形成間隙固溶體，固溶量很小，對(duì)強(qiáng)度提高和塑韌性下降的效果不明顯；更為重要的是鈦和氫在 325 C會(huì)形成針狀和片狀的TiH2,硬脆的TiH2增加了缺口的敏感性，使得焊接接頭的沖擊韌性顯著下降。氫還會(huì)造成 氫致冷裂紋。碳的影響：碳可以固溶在鈦中，使得焊縫的強(qiáng)度有所提高，塑韌性有所下降；當(dāng)碳的含量過(guò)高時(shí)在焊縫中會(huì)形成網(wǎng)狀的TiC，使得焊縫的塑性急劇下降并會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生裂紋。焊接相變引起的性能變化1.工業(yè)純鈦:E大的情況下，因?yàn)?Ti的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)小，冷卻速度比鋼慢

18、，導(dǎo)致HAZ高溫停留時(shí)間長(zhǎng)（相同的E下，為鋼的23倍），晶粒過(guò)熱粗大，過(guò)熱區(qū)面積增大，使得接頭脆化，塑韌 性降低。耐腐蝕性下降。E小的情況下，冷卻速度過(guò)快,相經(jīng)過(guò)無(wú)擴(kuò)散性的共格相變，形成相，針狀的Ti馬如Ti中含有0.05 %的Fe,焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生針狀相，使得塑韌性下降,氏體相使得塑韌性下降。2.鈦:相經(jīng)過(guò)無(wú)擴(kuò)散性的鈦大部分有Sn、Al， E小的情況下，冷卻速度過(guò)快，過(guò)飽和的共格相變，形成相，針狀的Ti馬氏體相使得塑韌性下降；E大的情況下，冷卻速度比鋼慢，導(dǎo)致HAZ高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，晶粒過(guò)熱粗大，過(guò)熱區(qū)面積增大，使得接頭脆化，塑韌性 降低。3.+ 鈦:TC1TC4這些鈦合金是以相為主，少量相。當(dāng)E

19、小時(shí)，冷卻速度快，會(huì)發(fā)生相,相，過(guò)飽和的相會(huì)使得塑韌性下降，冷卻速度越快越細(xì)，量越多，塑韌性下降越多。以退火態(tài)TC4為例焊接接頭強(qiáng)度系數(shù)為100 %，但塑性只有母材的 50 %。當(dāng)E大時(shí)，因?yàn)檫@類(lèi) Ti合金，合金化程度高，晶粒長(zhǎng)大傾向小，對(duì)塑韌性影響不大。TC9TC17這些鈦合金合金化元素高， 在焊接時(shí) 相會(huì)變?yōu)榇嘈?w相，小E產(chǎn)生 相,相，提高塑韌不但接頭塑韌性下降且會(huì)產(chǎn)生HAZ裂紋。采用焊前預(yù)熱的方法可以避免產(chǎn)生性。4.鈦:溫使用會(huì)析出相，使得接頭脆化。這種鈦合金焊接時(shí)塑性好，但強(qiáng)度下降。穩(wěn)態(tài) 鈦合金Ti-33Mo 焊接時(shí)無(wú)相變，焊接性良好。鈦及其合金對(duì)熱裂紋不敏感,其原因是S、C等雜質(zhì)少

20、，低熔共晶數(shù)量少；線膨脹系數(shù)小，應(yīng)力變形小，不易產(chǎn)生熱 裂紋。 +鈦合金穩(wěn)定元素多，有可能產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋。鈦及其合金焊接時(shí)主要產(chǎn)生冷裂紋，是一種延遲裂紋，主要原因:焊接時(shí)，焊縫金屬中的氫向 HAZ擴(kuò)散，此處的氫濃度大于臨界氫濃度，誘導(dǎo)氫致裂紋萌生;H2+Ti=TiH 2,生成的針狀TiH2比較脆且發(fā)生體積膨脹，形成較大的組織應(yīng)力，使得氫致裂紋敏感性大大增加;由于焊接接頭中存在殘余應(yīng)力,殘余應(yīng)力誘導(dǎo)氫擴(kuò)散，同時(shí)拉伸殘余應(yīng)力為裂紋的萌生擴(kuò)展提供了力學(xué)條件。鈦合金的氣孔問(wèn)題:鈦及其合金是一種活性金屬,生成的氣孔主要是氫氣孔（少量CO氣孔）。氣孔的分布:在焊接線能量大的時(shí)候主要產(chǎn)生在熔合線; 在焊接線

21、能量小的時(shí)候，焊縫冷卻速度快，氣體來(lái)不及從熔池中逸出，形成焊縫中部結(jié)晶氣 孔。產(chǎn)生氣孔的原因氫的來(lái)源：弧柱中的氫和水分、母材表面氧化膜吸附的結(jié)晶水、橡膠手套表面的增塑劑、焊材和母材表面的油污和吸附水。氫在Ti中溶解度變化如圖所示，從圖中可見(jiàn)在凝固時(shí)溶解度突變；在液態(tài)時(shí)隨溫度的降低溶解度增加。在焊接過(guò)程中，熔池中心溫度高，在熔池邊緣溫度低，故熔池中部的氫向熔池邊緣擴(kuò)散；凝固時(shí)，熔池邊緣液態(tài)金屬粘度大，液態(tài)的Ti結(jié)晶成固態(tài)時(shí)過(guò)飽和的氫從液態(tài)金屬中析出不易逸出，在熔合線處造成氣孔。E小時(shí)，焊縫結(jié)晶過(guò)程迅速，溶解度突變?cè)斐珊缚p中部的氣孔。增加了氣孔敏感 鈦合金中氧化物質(zhì)點(diǎn)、 高熔點(diǎn)磨料質(zhì)點(diǎn)可作為氣孔形核的非自發(fā)形核核心,性。SOOvJ-L.-'Irr '1111*11L1L、2001002伽2100 2SCM> 3200f（r）氫在簡(jiǎn)編鐵屮溶解度隨溫度變化曲線12P0 I'SflO填充材料：同質(zhì)材料為了改善接頭塑性、 韌性采用低強(qiáng)度級(jí)別材料 側(cè)如TA7、TC4可用TA1、TA2）要求填充金屬的間隙元素含量較低，一般不超過(guò)母材的50 %，這樣有利于降低焊縫的強(qiáng)度，提高潤(rùn)濕性。焊絲直徑13mm，其比表面積大，嚴(yán)禁焊絲表面污染、表面缺陷（裂紋、褶皺）。保護(hù)氣體一般用Ar，純度大于99.99 %。深熔焊、仰焊、立焊采用He ,輸