在焊接钛时所注意的事项

1、纯钛是一种银白色金属882.5 C以下它具有密排六方结构（相），高于此温度，发生同素异构转变，成为体心立方结构（相)。-Ti 882.5 C -Ti钛与氧的化学亲合力强，甚至在室温下其清洁的表面也会迅速地形成稳定而坚韧的氧 化层这种行为产生自然钝化，因而钛具有良好的耐盐、耐氧化性酸和无机酸腐蚀性能。在退火状态下工业纯钛的抗拉强度为350700MPa，伸长率为 2030 %，冷弯角800130 0具有良好的低温性能。TA1、TA2、TA3。钛的热膨胀系数和导热率小，具有良好的焊接性。册点i”尸K dnrKL业Hi*比鵡容A/(TV2（却勺-：1416( 3nT)1522 (20七)117、吏*絃

2、遇的相1龍元*合金比方上、1P相绘;定元耒成tr*Cv、t'c.Mm 臥，i, EM, Sk Tn. W、VSm* 2i. IH门、CH工业纯钛：根据最低的力学性能和最大的间隙杂质含量来分类。相转变非常缓慢,钛合金：含相稳定元素百分率高（实际上不是单相钛合金）室温显微组织几乎全部为相，可通过热处理来提高强度，优良的成形性能和加工性能，焊接性一般 TB2、TB3 -.TB6。+钛合金：可用固溶一时效热处理进行强化,含有稳定元素和少量的相稳定元素。TC1、TC2 TC12。相稳定元素：可以大量固溶在相中扩大区的元素Al、O、N。相稳定元素：可以大量固溶在相中扩大区的元素V、Mo、Co、Cr

3、、Fe、 Mn、W号Il学舒«9 Hi4成.丰:*;于*r.柠XhjV(rhrUi.7f厂l-.riMl1 J*M-FrM1)1OIt电工:常p 一 ” _rr出崑=1O.-UU VLu. vltu. u&J：业炖a -九15n. ic0旳0. filS<1-1%* ECl 11 IJ桅程4 15* 100 sj讥山IL MUa- JU. 1*-C. 300. IOn. 05o.cisd 250. 1O 1押呻tt f 1- 1 n r iwr .此紺叽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亿Oft1“ 150. L*.(FAZTi SAI2-5S-ftUh 屮土 0L b-. 50U laaoh0.35O.FUCl. I-1i ATrijh iXT i詢 M】l lift!. 5OF5. ?i2 0J. CJ1m 19.a as*札曲1域叔1T 4;协.W£f *K.T*:于»9TiAlSrtMoVCrFtMnN1Cu31FtCN11(1 一rt»TT*T”iAI+*VAAf

5、i-1-71. S亠,i0-»机100. (ftO.OISazo0. 1% 4TCflTkftAlH- i C< t. ( M» fts rr o.iKi*SS. Af.O1. OrJO.flj 氢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-

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7、;发炯硝酸的威分对铁发生爆炸rT能性的厳响钛在硝酸溶液中是相当稳定的.在高温、 数据稍高。也有资料报道，在温度500贮以下， 貧在40%-80%硝戢溶掖和蒸吒中具#扱好的 W聯iSt性在发烟硝酸中，当黄化氮过fi （2%以上）时，由于水含雷不足可引起强烈的 放热反应而导致爆炸。这时在tt和钱合金表面 的腐述过程中，会生咸一种浸色的沉淀，当在 落液下lff受到s击或擦伤时，这种沉淀会猛烈 «炸，钺与硝酸之间发生爆炸反应可能性与硝 酸中NQ和IhO含量之间的关系见图6-阻 在浓度较低的硝酸溶液（80%以下中，软不 可能发生爆炸反应.硝麗含最在40%60%以 上，铁含6大于Q.05%的钛焊

8、缝区易产生选择 性腐站含硅物质対钛在硝酸中可以缓烛，而力H抵化物仝力U述廣述*过旅化俎的加人盘便蚀化的恢丿Af烛刖1速* *；柱懈酸中前楸定性差，扶毛往有濟解枫的宣忍1怏只0刷；?硫醱滸 植的WtTU.祚WOP下，磁口循裤;竹賊为0. 2坯的疲牌中保持軸岳“埶.餚对你代 硫賊中的扁刨1产牛.抑制柞or 伯矗9OP、硫腋含诫韧过叱？时 輒讯mwi曲懺 胸购加魏T刼至有时91趙#f火. 住疑脱中* 刚便在舷ai卜*似:的檎Ji：性也比板里. 仪徃苗 wvw>s的雄 敲中.钛址程建的.ASMub 耐tiU性幅不对。陆石破敞型的上升A«协急W! 堵加 锻金A4离子. 如尸* C11=

9、*、00=- 群金黔港屮的存杵： 邢町 以仙1便 衣竝战和硫賊中盘生t!<t!化* 诞的血1范脚旷大”例如探哪脾的30HSOq ” 織加了 6 1 nujI/C 的 耳，桃的农 th .91 申题从 aOOtiiTTi/u 除 至 V（»* linm/«i 4=HJa约30% 的处氯隣腋rp,创:金3SP 是襁业的. 斟MT升庙，钛的秘建 花眉M 靜地稱向低浓厘一侧a re IQOVM* 它只冇金低于3% 的确隈中才保持确 定性” 純和fw和軾碎:毗対试來说足IW蚀性能大的介朋. 础般、WPW、硫rtfl* W 朋?、MfftBe-r fin果舎対孤崗：r,就空加凉恢

10、的wm“ 徃尤机盐* 州别堪皆ta;化物介购小，亂的耐缈性牺統地优于>1<傣纲，已 不仅完全地驸洲慵的飆離饷* IP-MBS!钠和许种敢丄址的欣筑験钠弊J腐蚀tk完全地 曲二輒化氯，次氣rte刊氣腋的懈蚀”衣次氣肢侧、竝枫化购擦白刑和亚氯裁饷吗 做礴解钛汎介购中.腐蚀速率也是很備的.但祢髙湖和|（侬度丸化钙、氯化殆和看來翌换钛柱氯花中课持可靠的稳定性.珂论上氯中的會水虽不得扌氐于 65陽除氧型外，其惟干态卤素也与钛发生反慮，氧蛊輸、氯态礁、液漠C比 水或訝水的）郁贷引趙就的严讳:曲划爲 无水结隔W戒液浪都会引晶钛燃烧. 悽在戦槪屮不具有梅性.在械澈中.氧、氧或二轼化碳的存柱坯会使

11、钛帅理腐烛a有过氧化魚的«£襖中，钛的耐伽性很差n 掘；貝有髙度耐腐地性的右机介质：?*汽油，屮華、4P酣、甲fl£r三飆;乙 烷、諮酸、乳酸、柠祿酸、酒石霞.单宁酸、一氮代一拭孑弋腊酸和烟酸 零.在100弋以下和充有空气时，钛在齐种浓険的u?酸中郝十分檢建4在沸点及 不充气的慵况下、林貓以上炯屮酸中会曼到严重”瞬换.在含酣肝的敏M酸 演薇中*钛不仅湮到严重的全面膺筑，而冋会产牛礼谀而造處局那损坏*为使性 佣持純态F您于即点以下的酵滋必缰含釣6皿的水。对子许步有机合斶过 1U小即讪阳齢若抑呑席 f Zwt Fm &川斟町* 耐 就如E矩 14皿“ 3 rt

12、b TH6,232钛耙合金钦中蛾加了少暈的贵金属耙（610%0.20%儿提高了金属表面的腐烛电 位，从而提高了钛在还原性介质中的耐腐蚀性能，比工业纯钦有了更大的帼縫 腐蚀能力，例如：在60X】0%的HgSd*和40%的IbSO勺溶版中，纯钛的腐 蚀电位分别为一190mV和一85CinV <SCE）,而钛电合金则分聖为一加mV和 J350mV CSCE）.因此在硫敲、盐酸鶴还原性介履中，Ti-Pd合金的耐14性比 纯铁有了见著提尚。工业纯钛在室温、5%氏SOq及人5%HC1®液中是不耐蚀 的，而钛靶合金在室温、40%H2Sa、20HCl及沸腾的5%H2SO4和6OX 1Q%HC1

13、中仍具有较好的稳定性.同时在高温高浓度的氯化物溶液中，Ti-Pd合 金还具有优异的抗裟S（腐蚀能力.因此该合金坯町应用在弱还原性、氧化性和还 遍性交替的介质，以及高温.窩浓度、低pH值的各种氯化物环焼屮。表6-25 列出了 Ti-0, 15P（i合金的腐蚀数据.6.Z3.3优铝合金TlMc為列合金被推荐用于还原性介质（如盐駿、ffi酸和磷酸）中*铜含帛 愈高，咐蚀牲愈好，但熔炼加工困难也愈大*丙此柱一定程度上 影响了 Ti-Mo合金的应用惟广.关于钛钳（10%合2%M。）合金的耐腐纯性船 见表6-26.6.去3. 4钺用做合金Ti 0. 3MO-0- 8Ni合金是为了懈决工业纯钛在高温氯化物谱

14、液中所产生的縫 隙腐tSi而开发的耐fcb钛合金*在硝楼等氧化性介质中，Ti3Mo 08Ni合金有 与纯钛同等优橫的附蚀性龍*而在还原性介质如硫酸、盐哉、甲酸及柠棣酸中， 瞄tt性明扯握髙（例如室jfl卜TOJHSO斗料H（：h 50乜下S% HjSO4 . HCI 秤沸腾的45%qi|8、50%柠據酸尊儿试验表明，在沸腾的i%H£S5溶液中， 纯钛的腐蚀电/4-5S0niV CSCE）而Ti-0. 3MaO. 3Ni金的腐蚀电位只有 -茁OmV （SCF）,位于钛的純化区.合金中的TbNi相住腐蚀过程屮作为厝性 阴扱增加了材料的阴极活性，进一步促进了合金的阳极稜化，使之表面钝化，表

15、 6-27列出了 丁卜：iMb（X gNi伶金在一些化学介质中的耐烛性*在高®、鬲粮度 的氯化麴介质中，该合金具有良好的抗縫K腐蚀性篦，表G-Efi列出了丄业纯钛 和T 0. 3MO-0. 8Ni合金在一些高温氯化物介庾屮耐縫除腐纯的情况对比口试样 采取了人造雜隙的/gxCc气体等杂质污染而引起焊接接头脆化:常温下，钛及其合金比较稳定，随着温度的升高，钛及其合金吸收氧、氮及氢的能力也随之上升。 氧的影响：从 400 C开始吸氧，600 C快速吸氧，氧以间隙固溶体的形式存在，晶格畸变固溶强化，导致钛及其合金强度提高、塑性韧性下降。焊缝含氧量随保护气体中的氧含量增加而直线上升。在钛中最大

16、固溶量为14.5 %。在钛中最大固溶量为1.8 %。含氧量越高固溶强化越严重。氧会导致钛合金氧化，钛是一种活性元素，当钛及其合金表面为银白色和浅黄色时钛合金几乎未发生氧化；当钛及其合金表面为青灰色是中度氧化；为黑色和出现白色粉末时是严重氧化。氮的影响：从600 C开始吸氮，700C快速吸氮，在钛中最大固溶量为 7%;在 钛中最大固溶量为2%。氮是从空气中进入的。当钛及其合金中的氮未超过饱和溶解度时,氮存在于钛及其合金的间隙位置， 形成间隙固溶体,导致晶格畸变，强度增加，塑韧性下降。当钛及其合金中的氮超过饱和溶解度时,一部分氮存在于钛及其合金的间隙位置，形成间隙固TiN，使得材料的溶体，导致晶格

17、畸变，强度增加，塑韧性下降；其他氮与钛反应生成硬脆的 塑韧性和强度显著下降。氢的影响：从250 C开始吸氢，300 C快速吸氢。氢在金属中会形成间隙固溶体，固溶量很小，对强度提高和塑韧性下降的效果不明显；更为重要的是钛和氢在 325 C会形成针状和片状的TiH2,硬脆的TiH2增加了缺口的敏感性，使得焊接接头的冲击韧性显著下降。氢还会造成 氢致冷裂纹。碳的影响：碳可以固溶在钛中，使得焊缝的强度有所提高，塑韧性有所下降；当碳的含量过高时在焊缝中会形成网状的TiC，使得焊缝的塑性急剧下降并会诱导产生裂纹。焊接相变引起的性能变化1.工业纯钛:E大的情况下，因为 Ti的比热和导热系数小，冷却速度比钢慢

18、，导致HAZ高温停留时间长（相同的E下，为钢的23倍），晶粒过热粗大，过热区面积增大，使得接头脆化，塑韧 性降低。耐腐蚀性下降。E小的情况下，冷却速度过快,相经过无扩散性的共格相变，形成相，针状的Ti马如Ti中含有0.05 %的Fe,焊接时会产生针状相，使得塑韧性下降,氏体相使得塑韧性下降。2.钛:相经过无扩散性的钛大部分有Sn、Al， E小的情况下，冷却速度过快，过饱和的共格相变，形成相，针状的Ti马氏体相使得塑韧性下降；E大的情况下，冷却速度比钢慢，导致HAZ高温停留时间长，晶粒过热粗大，过热区面积增大，使得接头脆化，塑韧性 降低。3.+ 钛:TC1TC4这些钛合金是以相为主，少量相。当E

19、小时，冷却速度快，会发生相,相，过饱和的相会使得塑韧性下降，冷却速度越快越细，量越多，塑韧性下降越多。以退火态TC4为例焊接接头强度系数为100 %，但塑性只有母材的 50 %。当E大时，因为这类 Ti合金，合金化程度高，晶粒长大倾向小，对塑韧性影响不大。TC9TC17这些钛合金合金化元素高， 在焊接时 相会变为脆性 w相，小E产生 相,相，提高塑韧不但接头塑韧性下降且会产生HAZ裂纹。采用焊前预热的方法可以避免产生性。4.钛:温使用会析出相，使得接头脆化。这种钛合金焊接时塑性好，但强度下降。稳态 钛合金Ti-33Mo 焊接时无相变，焊接性良好。钛及其合金对热裂纹不敏感,其原因是S、C等杂质少

20、，低熔共晶数量少；线膨胀系数小，应力变形小，不易产生热 裂纹。 +钛合金稳定元素多，有可能产生热应力裂纹。钛及其合金焊接时主要产生冷裂纹，是一种延迟裂纹，主要原因:焊接时，焊缝金属中的氢向 HAZ扩散，此处的氢浓度大于临界氢浓度，诱导氢致裂纹萌生;H2+Ti=TiH 2,生成的针状TiH2比较脆且发生体积膨胀，形成较大的组织应力，使得氢致裂纹敏感性大大增加;由于焊接接头中存在残余应力,残余应力诱导氢扩散，同时拉伸残余应力为裂纹的萌生扩展提供了力学条件。钛合金的气孔问题:钛及其合金是一种活性金属,生成的气孔主要是氢气孔（少量CO气孔）。气孔的分布:在焊接线能量大的时候主要产生在熔合线; 在焊接线

21、能量小的时候，焊缝冷却速度快，气体来不及从熔池中逸出，形成焊缝中部结晶气 孔。产生气孔的原因氢的来源：弧柱中的氢和水分、母材表面氧化膜吸附的结晶水、橡胶手套表面的增塑剂、焊材和母材表面的油污和吸附水。氢在Ti中溶解度变化如图所示，从图中可见在凝固时溶解度突变；在液态时随温度的降低溶解度增加。在焊接过程中，熔池中心温度高，在熔池边缘温度低，故熔池中部的氢向熔池边缘扩散；凝固时，熔池边缘液态金属粘度大，液态的Ti结晶成固态时过饱和的氢从液态金属中析出不易逸出，在熔合线处造成气孔。E小时，焊缝结晶过程迅速，溶解度突变造成焊缝中部的气孔。增加了气孔敏感 钛合金中氧化物质点、 高熔点磨料质点可作为气孔形核的非自发形核核心,性。SOOvJ-L.-'Irr '1111*11L1L、2001002伽2100 2SCM> 3200f（r）氢在簡編铁屮溶解度随温度变化曲线12P0 I'SflO填充材料：同质材料为了改善接头塑性、 韧性采用低强度级别材料 侧如TA7、TC4可用TA1、TA2）要求填充金属的间隙元素含量较低，一般不超过母材的50 %，这样有利于降低焊缝的强度，提高润湿性。焊丝直径13mm，其比表面积大，严禁焊丝表面污染、表面缺陷（裂纹、褶皱）。保护气体一般用Ar，纯度大于99.99 %。深熔焊、仰焊、立焊采用He ,输