钛合金焊接和不锈钢的性能区别

更新日期:2017-10-23
摘要:

如今,钛合金焊接行业在日常生活中越来越普遍,而随着钛合金焊接行业的不断发展,不锈钢焊接也逐渐地滋生了萌芽。

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如今,钛合金焊接行业在日常生活中越来越普遍,而随着钛合金焊接行业的不断发展,不锈钢焊接也逐渐地滋生了萌芽。那么钛合金与不锈钢的焊接性是怎样的呢?二者之间有什么差异?接下来我们详细探讨一下:钛合金焊接和不锈钢的性能区别。

 

首先钛合金的主要成分钛和不锈钢的主要成分铁都归于高熔点材料,如果选用熔化焊接的办法进行二者的衔接则加热温度很高,在焊接加热和冷却的进程中会发作很大的焊接应力。另外二者的熔点相差140℃,在焊接进程中熔点低的材料到达熔化状况时,熔点高的材料仍呈固体状况,此时现已熔化的材料很容易渗入过热区的晶界,会构成低熔点材料的丢失、合金元素烧损或蒸发,使焊接接头难以焊合。

 

其次就是二者之间的金属间化合物的问题。因为钛的金属性活泼,与大多数金属衔接时将在界面上构成脆性相。钛合金与不锈钢衔接时同样也存在着金属间化合物和材料氧化的问题。铁与钛极易生成金属间化合物,如TiFe、TiFe2、Ti2Fe等,因为金属间化合物具有较大的脆性使接头脆化,在焊接应力的作用下极易导致焊缝发作裂纹乃至开裂,导致接头的塑性和高温功能变差,焊接质量下降,给二者之间的焊接带来了很大的困难。钛在温度为1155K时发作相变,高温时以体心立方晶格β-Ti方式存在,温度较低时为密排立方晶格的α-Ti。铁在α-Ti中的固溶度很小,在室温下仅为0.05%~0.1%,在共析温度下不超越0.5%。铁是β-Ti安稳元素,在β-Ti中的固溶度比在α-Ti中的大,在共晶温度1355K时,铁在β-Ti中的固溶度到达最大值25%。在β-Ti中固溶了铁之后,可以使其相变点温度下降,当β-Ti中铁含量到达必定值时,β-Ti将会被保存至室温,跟着β-Ti中铁含量的进一步增高,在冷却进程中,将会构成铁在钛中的过饱和,进而超越其在钛中的固溶度而构成金属间化合物。

 

然后就是不锈钢中的合金元素铬和镍也可以与钛构成脆性的金属间化合物,同时钛仍是强碳化物构成元素,与钢中的碳会化合构成脆性的TiC。钛、铁、铬和镍之间还可能构成多元复合脆性金属间化合物,使焊缝进一步脆化,进一步下降接头功能。

 

最后就是二者热导率和比热容的差异。材料的热导率和比热容会使焊缝金属的结晶条件变坏,晶粒严峻粗化,并影响难熔金属的潮湿功能。二者线膨胀系数的差异。铁的线膨胀系数大约是钛的1.5倍。线膨胀系数越大的材料,热膨胀率越大,冷却时缩短也越大,而线膨胀系数不同的异种材料的焊缝结晶时就会发作很大的焊接应力。这种焊接应力不易消除,往往会导致发作很大的焊接变形。因为焊缝两侧材料接受的应力状况不同,极易导致焊缝及热影响区发作裂纹,从而导致焊缝金属与母材的剥离。氧化产品也会显著下降焊缝金属的强度和塑性。钛和不锈钢在高温下较容易氧化,然后下降接头的质量。在高温下钛易于与空气中的氢、氧和氮发作反响。钛在250℃以上开始吸收氢,在400℃以上开始吸收氧,从600℃开始吸收氮。焊接材料的氧化会使得焊接区被这些气体污染而脆化,乃至发作气孔。异种金属衔接结构具有组元金属的归纳功能优势,可是因为异种金属之间物理、化学和力学功能差异巨大,选用惯例焊接的办法很容易呈现冶金不相容性的问题,在界面构成脆性化合物相,以及因为热物理功能不匹配发作剩余应力等严峻影响焊接质量和功能的问题,因此大大约束了异种金属焊接结构在工业上的使用。

 

看了以上钛合金焊接和不锈钢的性能区别后,我们应该明白:在我们进行钛合金与不锈钢的焊接时,处理以上问题的关键在于对脆性相的品种、数量、散布形状进行研究,对其加以操控和改进,以此来提升接头的塑性和耐性。同时还要选用恰当的焊接办法及焊接工艺参数,减小焊接应力,减小衔接界面的金属间化合物的体积分数,选用有用的保护措施,避免焊接时被焊材料的氧化及吸气,然后实现二者高质量的衔接。

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