分析影响钛材焊接性能的因素
分析影响钛材焊接性能的因素
发布时间:[2015-10-8]
    钛及钛合金焊接对焊接时保护要求非常严格,当焊缝含碳量为0.55%时,焊缝塑性几乎全部消失而变成非常脆的材料,焊后热处置也无法消除此种脆性。国技术条件规定,钛合金母材的含碳量不大于0.1%焊缝含碳量不逾越母材含碳量。

    钛板焊缝缺陷是由于钛板焊接时,因氩弧焊枪形成的氩气气体维护层只能维护好焊接熔池不受空气的有害作用,而对已凝固而处于高温状态附近的焊缝及其附近区域则无保护作用,而处于这种状态的钛板焊缝及其附近的区域仍有很强的吸收空气中的氮及氧的能力。

    钛合金中有很多元素,它们对钛的物理性能都有影响,其中碳是钛及钛合金中常见的杂质,当碳含量为0.13%以下时,碳因深在α钛中,焊缝强度极限有些提高,塑性有些下降,但不及氧氮的作用强烈。但是当进一步提高焊缝含碳量时,焊缝却出现网状TiC其数量随碳含量增高而增多,使焊缝塑性急剧下降,焊接应力作用下易出现裂纹。

    1.氧的影响。焊缝的硬度和抗拉强度明显增加,焊缝含氧量基本上是随氩气中含氧量增加而直线上升的随焊缝含氧量上升。而塑性却显著降低。为了保证焊接接头的性能,焊接过程中应严防焊缝及焊接热影响区发氧化。

    2.氢是影响。其主要原因是随缝含氢弹量增加,氢是气体杂质中对钛的机械性能影响最严重的因素。焊缝含氢量变化对焊缝冲击性能影响最为显著。焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。TiH2强度很低,故片状或针状卫HiH2作用例以缺口,合冲击性能显著降低;焊缝含氢量变化对强度的提高及塑性的降低的作用不很时显。

    3.氮的影响。氮和钛板发生剧作用,700℃以上的高温下。形成脆硬的氮化钛(TiN而且氮与钛形成间隙固溶体时所引起的晶格歪挪程度,比等量的氧引起的后果更为严重,因此,氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度,降低焊缝的塑性性能比氧更为显著。当焊缝含氮量在0.13%以上是焊缝由于过脆而产生裂纹。

    4.碳的影响。钛及钛合金是比较稳定的但在焊接过程中,常温下。液态熔滴和熔池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用,而且在固态下,这些气体已与其发生作用。随着温度的升高,钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升,大约在250℃左右钛开始吸收氢,从400℃开始吸收氧,从600℃开始吸收氮,这些气体被吸收后,将会直接引起焊接接头脆化,影响焊接质量的极为重要的因素。

    从400℃开始吸收氧,从600℃开始吸收氮,而空气种含有大量氮和氧。随氧化水平逐步加重,钛板焊缝颜色发生变化及焊缝塑性下降的规律。银白色(无氧化)金黄色(TiO,大约在250℃左右钛开始吸收氢。轻微氧化)蓝色(Ti2O3氧化稍为严重)灰色(TiO2氧化严重。
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