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鈦合金焊接和不銹鋼的性能區別

更新日期:2017-10-23
摘要:

如今,鈦合金焊接行業在日常生活中越來越普遍,而隨著鈦合金焊接行業的不斷發展,不銹鋼焊接也逐漸地滋生了萌芽。

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如今,鈦合金焊接行業在日常生活中越來越普遍,而隨著鈦合金焊接行業的不斷發展,不銹鋼焊接也逐漸地滋生了萌芽。那么鈦合金與不銹鋼的焊接性是怎樣的呢?二者之間有什么差異?接下來我們詳細探討一下:鈦合金焊接和不銹鋼的性能區別。

 

首先鈦合金的主要成分鈦和不銹鋼的主要成分鐵都歸于高熔點材料,如果選用熔化焊接的辦法進行二者的銜接則加熱溫度很高,在焊接加熱和冷卻的進程中會發作很大的焊接應力。另外二者的熔點相差140℃,在焊接進程中熔點低的材料到達熔化狀況時,熔點高的材料仍呈固體狀況,此時現已熔化的材料很容易滲入過熱區的晶界,會構成低熔點材料的丟失、合金元素燒損或蒸發,使焊接接頭難以焊合。

 

其次就是二者之間的金屬間化合物的問題。因為鈦的金屬性活潑,與大多數金屬銜接時將在界面上構成脆性相。鈦合金與不銹鋼銜接時同樣也存在著金屬間化合物和材料氧化的問題。鐵與鈦極易生成金屬間化合物,如TiFe、TiFe2、Ti2Fe等,因為金屬間化合物具有較大的脆性使接頭脆化,在焊接應力的作用下極易導致焊縫發作裂紋乃至開裂,導致接頭的塑性和高溫功能變差,焊接質量下降,給二者之間的焊接帶來了很大的困難。鈦在溫度為1155K時發作相變,高溫時以體心立方晶格β-Ti方式存在,溫度較低時為密排立方晶格的α-Ti。鐵在α-Ti中的固溶度很小,在室溫下僅為0.05%~0.1%,在共析溫度下不超越0.5%。鐵是β-Ti安穩元素,在β-Ti中的固溶度比在α-Ti中的大,在共晶溫度1355K時,鐵在β-Ti中的固溶度到達最大值25%。在β-Ti中固溶了鐵之后,可以使其相變點溫度下降,當β-Ti中鐵含量到達必定值時,β-Ti將會被保存至室溫,跟著β-Ti中鐵含量的進一步增高,在冷卻進程中,將會構成鐵在鈦中的過飽和,進而超越其在鈦中的固溶度而構成金屬間化合物。

 

然后就是不銹鋼中的合金元素鉻和鎳也可以與鈦構成脆性的金屬間化合物,同時鈦仍是強碳化物構成元素,與鋼中的碳會化合構成脆性的TiC。鈦、鐵、鉻和鎳之間還可能構成多元復合脆性金屬間化合物,使焊縫進一步脆化,進一步下降接頭功能。

 

最后就是二者熱導率和比熱容的差異。材料的熱導率和比熱容會使焊縫金屬的結晶條件變壞,晶粒嚴峻粗化,并影響難熔金屬的潮濕功能。二者線膨脹系數的差異。鐵的線膨脹系數大約是鈦的1.5倍。線膨脹系數越大的材料,熱膨脹率越大,冷卻時縮短也越大,而線膨脹系數不同的異種材料的焊縫結晶時就會發作很大的焊接應力。這種焊接應力不易消除,往往會導致發作很大的焊接變形。因為焊縫兩側材料接受的應力狀況不同,極易導致焊縫及熱影響區發作裂紋,從而導致焊縫金屬與母材的剝離。氧化產品也會顯著下降焊縫金屬的強度和塑性。鈦和不銹鋼在高溫下較容易氧化,然后下降接頭的質量。在高溫下鈦易于與空氣中的氫、氧和氮發作反響。鈦在250℃以上開始吸收氫,在400℃以上開始吸收氧,從600℃開始吸收氮。焊接材料的氧化會使得焊接區被這些氣體污染而脆化,乃至發作氣孔。異種金屬銜接結構具有組元金屬的歸納功能優勢,可是因為異種金屬之間物理、化學和力學功能差異巨大,選用慣例焊接的辦法很容易呈現冶金不相容性的問題,在界面構成脆性化合物相,以及因為熱物理功能不匹配發作剩余應力等嚴峻影響焊接質量和功能的問題,因此大大約束了異種金屬焊接結構在工業上的使用。

 

看了以上鈦合金焊接和不銹鋼的性能區別后,我們應該明白:在我們進行鈦合金與不銹鋼的焊接時,處理以上問題的關鍵在于對脆性相的品種、數量、散布形狀進行研究,對其加以操控和改進,以此來提升接頭的塑性和耐性。同時還要選用恰當的焊接辦法及焊接工藝參數,減小焊接應力,減小銜接界面的金屬間化合物的體積分數,選用有用的保護措施,避免焊接時被焊材料的氧化及吸氣,然后實現二者高質量的銜接。

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