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鈦及鈦合金焊接特點介紹

時間:2021-08-17 14:39:14 來源:本站 點擊:162次

鈦合金棒生產廠家

   鈦及其合金焊接特點

      1 鈦及其合金的物理化學性能鈦具有兩種同素異形體,分別以α和β來表示,轉變溫度為882.5℃,其低溫晶體α為密排六方晶格,在882.5℃以上穩定的β晶體為體心立方晶格。  鈦的導熱性較差,其導熱系數比不銹鋼略低。當鈦中存在雜質時,其導熱系數則有所下降。表1 列出了工業純鈦與其他金屬材料主要物理性能的比較。

      2 鈦合金的焊接組織

  工業純鈦及α鈦合金的焊接組織在常溫下是單相,根據冷卻速度的不同,生成鋸齒狀或針狀組織。各種機械性能與母材相比沒有大的變化,焊接性能良好。α+β鈦合金在從β相冷卻的過程中,形成馬氏體(α'相),α'相的數量和性質按合金組成和冷卻速度發生變化。一般情況下,隨α' 相的增加,合金的延伸性、韌性降低,即使是焊接性良好的Ti-6Al-4V,當β穩定元素釩含量在5%以上時,焊接性能下降。β鈦合金的馬氏體生成溫度低于室溫,焊接處是亞穩定β相,所以焊接性不劣化。但因合金元素添加過多,往往缺乏延伸性。另外,時效和冷加工使合金強度提高,而焊接會使強度有所損失,故鈦合金加工時不大采用焊接接合。      


      3 鈦合金的焊接缺陷

      3.1 焊接接頭區的脆化

      鈦及鈦合金焊接區易受氣體等雜質的污染而產生脆化。造成脆化的主要元素有O、N、H、C等。常溫下鈦及鈦合金比較穩定,但隨著溫度的升高,鈦及鈦合金吸收O、N、H 的能力也隨之明顯上升。Ti從250℃開始吸收氫,從400℃開始吸收氧,從600℃開始吸收氮。氮和氧對接頭強度和彎曲塑性影響較大,隨著焊縫中氮氧含量的增加,接頭強度升高,彎曲塑性降低,氮的影響大于氧。氫主要影響接頭的沖擊韌性。

      3.2 焊接區裂紋傾向

    (1)熱裂紋。

      由于鈦及鈦合金中含S、P、C 等雜質較少,很少有低熔點共晶在晶界處生成,而且結晶溫度區間很窄,焊縫凝固時收縮量小,因此熱裂紋敏感性低。

    (2)冷裂紋和延遲裂紋。

      當焊縫含氧、氮量較高時,焊縫性能變脆,在較大的焊接應力作用下,會出現裂紋,這種裂紋是在較低溫度下形成的。

      在焊接鈦合金時,熱影響區有時也會出現延遲裂紋,氫是引起延遲裂紋形成的主要原因。防止延遲裂紋的辦法,主要是減少焊接接頭處氫的來源,必要時可進行真空退火處理,以減少焊接接頭的氫含量。

      3.3 焊縫氣孔

      氣孔是鈦及鈦合金焊接中較為常見的缺陷,O2、N2、H2、CO2、H2O都可能引起氣孔。鈦及鈦合金焊縫氣孔大多分布在熔合區附近,這是鈦及鈦合金氣孔的一個特點。 焊縫中的氣孔不僅造成應力集中,而且使氣孔周圍金屬的塑性降低,甚至導致整個焊接接頭的斷裂破壞,因此須嚴格控制氣孔的生成。


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