一、鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金的特點

  鈦及鈦合金密度小，能大大地減輕產品的重量。在常溫和高溫下強度高且在許多種腐蝕介質中具有優良的耐蝕性。不銹鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合金的雙金屬結構和不銹鋼-鈦復合板在化工、航天、航空等工業中得到應用。因此，鈦及鈦合金與鋼的焊接技術需要進一步提高。

  不銹(xiu)鋼-鈦復合(he)板復合(he)方式大(da)多采(cai)用(yong)爆炸(zha)法，其(qi)分類(lei)見表5-90，其(qi)力學性能見表5-91。

二、不銹鋼（或碳(tan)鋼）-鈦(tai)及鈦(tai)合金(jin)的焊接性(xing)

  不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）與鈦及鈦合金焊(han)接(jie)時，焊(han)縫(feng)中易(yi)形成金屬(shu)間(jian)化合物（TiFe、TiFe2等），焊(han)接(jie)接(jie)頭塑性急劇(ju)下降而(er)脆性大(da)(da)大(da)(da)提高。

隨著(zhu)溫度的升(sheng)高，鈦及鈦合金的吸氣(qi)（如氧(yang)、氫(qing)、氮）能力明(ming)顯提(ti)高。鈦從250℃開(kai)始(shi)吸收(shou)氫(qing)，從400℃開(kai)始(shi)吸收(shou)氧(yang)，從600℃開(kai)始(shi)吸收(shou)氮。焊(han)接區含有大量的空氣(qi)時，給鈦及鈦合金吸氣(qi)提(ti)供了(le)方(fang)便，在熔池凝固時，吸收(shou)的氣(qi)體來不(bu)及全部逸出，殘留在焊(han)縫(feng)內部的氣(qi)體就形成了(le)氣(qi)孔。所以，在焊(han)接環境中(zhong)要使熔池和焊(han)縫(feng)金屬始(shi)終處于惰性氣(qi)體保護中(zhong)，避免形成氣(qi)孔。

三(san)、不銹鋼-鈦雙金屬結構的焊接工藝

 1. 不銹鋼(gang)與鈦及鈦合金雙金屬結構

   鈦(tai)(tai)(tai)與(yu)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中的鐵、鉻、鎳(nie)形成(cheng)多種(zhong)(zhong)成(cheng)分復雜的金(jin)(jin)屬間(jian)(jian)化合物，故用(yong)熔焊方法(fa)無(wu)法(fa)實現這(zhe)兩種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬直接(jie)焊接(jie)。但鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)以與(yu)鋯、鉿、鈮(ni)、鉭、釩(fan)(fan)等五種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬相互固溶，可(ke)以進行焊接(jie)。而(er)上述幾種(zhong)(zhong)材料都(dou)很(hen)貴重，所(suo)以過(guo)渡段(duan)中用(yong)它們做成(cheng)的過(guo)渡層很(hen)薄，例如(ru)，將一、二種(zhong)(zhong)中間(jian)(jian)金(jin)(jin)屬薄層軋制在鋼和(he)鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其合金(jin)(jin)之間(jian)(jian)（如(ru)鈦(tai)(tai)(tai)或鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)-釩(fan)(fan)-銅-碳鋼或不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼），用(yong)電(dian)子(zi)束焊接(jie)方法(fa)將過(guo)渡段(duan)同不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼（或碳鋼）與(yu)鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其合金(jin)(jin)進行焊接(jie)，其示(shi)意圖(tu)如(ru)圖(tu)5-39所(suo)示(shi)。

 2. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的(de)焊接工(gong)藝(yi)

   a. 不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)合(he)板(ban)的(de)復(fu)層(ceng)(ceng)（鈦(tai)(tai)(tai)）厚度一(yi)般(ban)為(wei)1.5～3.0mm，基層(ceng)(ceng)的(de)厚度為(wei)8～20mm。鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)和鋼(gang)基層(ceng)(ceng)之間(jian)(jian)如果(guo)不(bu)(bu)加入中間(jian)(jian)金屬層(ceng)(ceng)，經加熱后會(hui)產生(sheng)脆性層(ceng)(ceng)，使(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)合(he)板(ban)的(de)層(ceng)(ceng)間(jian)(jian)結合(he)強度降低(di)。因此，可在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)與鋼(gang)基層(ceng)(ceng)之間(jian)(jian)加入V、Nb或(huo)者V＋Cu等中間(jian)(jian)合(he)金層(ceng)(ceng)。

   通過加(jia)(jia)入各種中(zhong)間(jian)合金層(ceng)軋制的鋼-鈦復合板(ban)加(jia)(jia)熱后的抗拉強(qiang)度見(jian)表5-92。從(cong)表中(zhong)可(ke)知，加(jia)(jia)入V作為(wei)中(zhong)間(jian)層(ceng)的效果(guo)最好(hao)。加(jia)(jia)雙金屬中(zhong)間(jian)層(ceng)(V+Cu或Nb+Cu)的結果(guo)并(bing)不(bu)(bu)好(hao)。因為(wei)Cu的熔點低，會形(xing)成低熔點共(gong)晶體(ti)，從(cong)而使不(bu)(bu)銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板(ban)的焊接工藝變得(de)更復雜(za)。

  b. 不銹(xiu)鋼（或碳(tan)鋼）-鈦復合板的(de)焊接主要(yao)采用下列兩(liang)種(zhong)工藝(yi)：

   第一種(zhong)焊(han)(han)接工藝是在(zai)焊(han)(han)縫(feng)(feng)上加蓋板，對接接頭(tou)的(de)(de)(de)(de)強度性能主要靠基層鋼焊(han)(han)縫(feng)(feng)來保(bao)證，而加蓋板的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是用(yong)來防(fang)止浸蝕性介質腐蝕焊(han)(han)接接頭(tou)。在(zai)焊(han)(han)縫(feng)(feng)和蓋板之間填加的(de)(de)(de)(de)填充材(cai)料(liao)(liao)，通常是Ag（Ag與Ti熔合得很好）或(huo)熔點較低(di)的(de)(de)(de)(de)銀釬料(liao)(liao)，也可(ke)以填充環氧樹脂(zhi)型聚合物。加填充材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是提高接頭(tou)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性。焊(han)(han)縫(feng)(feng)如圖5-40a所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)(de)單面(mian)焊(han)(han)，也可(ke)以是如圖5-40b所(suo)示(shi)雙面(mian)焊(han)(han)。

   第(di)二種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝是在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)層的坡(po)口(kou)(kou)中鑲入一層很(hen)薄的難熔(rong)金屬襯片如圖(tu)5-41b，選擇厚(hou)度(du)為0.1mm的鈮箔或鉬箔等。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)合板(ban)(ban)(ban)的復(fu)(fu)層時，采(cai)用(yong)鎢(wu)(wu)極氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)，填加鈦(tai)(tai)(tai)(tai)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)，鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)直(zhi)徑取決(jue)于鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)層的厚(hou)度(du)及坡(po)口(kou)(kou)形式。鎢(wu)(wu)極電弧(hu)(hu)在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)和鎢(wu)(wu)極之間(jian)燃燒，不(bu)(bu)要(yao)使電弧(hu)(hu)直(zhi)接(jie)(jie)作(zuo)用(yong)在(zai)鈮箔上(shang)，焊(han)(han)(han)槍應(ying)沿著鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)移動，鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)熔(rong)化結晶即形成不(bu)(bu)銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)合板(ban)(ban)(ban)的焊(han)(han)(han)縫。這種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝可以加蓋板(ban)(ban)(ban)，也可以不(bu)(bu)加蓋板(ban)(ban)(ban)。

  因為鈮的熔(rong)點高，鎢極電弧又不直接作用在鈮箔上，所以(yi)只有很少部分鈮被熔(rong)化。這樣(yang)防止(zhi)了鋼與(yu)鈦的相(xiang)互熔(rong)合，可(ke)以(yi)有效地防止(zhi)界面處脆性相(xiang)的形(xing)成。