钛及钛合金钨电极氩弧焊简介

工业上用于焊接的钛及钛合金多为α型和α＋β型，其焊接特点为：

（1）化学活性强，焊接过程中不仅易引发气孔、裂纹等缺陷，而且易形成脆化。钛及其合金在常温下能与氧形成致密的氧化膜，焊接高温下极易被空气、水份、油脂等污染。钛在300℃以上吸氢、600℃以上快速吸氧、700℃以上快速吸氮，不仅降低焊接接头的力学性能，而且易引发气孔、裂纹等缺陷。

1）焊接接头容易氧化。工件加热到400℃以上，钛就吸氧，500℃以上钛在空气中氧化加剧，并随着焊接接头中氧含量的增加，材料的强度、硬度提高，而塑性、韧性降低。焊接过程中防止氧化要贯穿始终。

2）焊接接头容易氮化。钛与氮的亲合力很大，工件达700℃左右，氮与钛就会形成硬脆的TiN，剧烈地降低塑性、韧性。因此，焊接全过程要严防焊缝吸氮。

3）焊接接头易出现氢脆。氢在钛中的溶解度随温度的升温而增加，随温度的降低而减少，降温过程中氢的溶解度随温度的降低而降低，并以化合物的形式析出，这种化合物呈脆性，不仅使材料的冲击韧性下降，而且易产生微裂纹。因此，焊接过程囊应严防焊缝吸氢。

4）碳的影响。碳在钛合金中属杂质，它的影响虽然小于氧、氮，但焊缝中的碳超过它在α钛中的溶解度（0.13%）时，会生成硬而脆、呈网状分布的TiC，易引发裂纹。因此，有关标准限定钛材中的C≤0.10%。

（2）对气孔敏感，这类合金主要的焊接缺陷是气孔，有时很难避免。形成气孔的因素很多（例如，氧与碳生成CO气孔），但主要由氢引起。若焊件清理不善、氩气中含杂质及水分或焊枪及管线系统有水分、油脂等均会成为氢的来源。

这类合金的气孔往往分布在焊缝熔合线附近，人们常用氢在液态金属中的溶解度曲线来解释。氢在液态钛中的溶解度随温度的降低而降低，在凝固过程中有跳跃式的突降。高温熔池中氢向低温边缘扩散，聚集于熔合线附近的氢容易过饱和，为形成气孔提供条件。

（3）易出现冷裂纹，这类合金中的C、S含量低杂质少，焊缝结晶时的低熔点共晶少，合金凝固时的收缩量小，一般不会出现热裂纹。而焊缝冷却过程中，由于氢溶解度的激剧变化，在熔合线附近高度集中的氢可能析出脆性相（C）。较多脆性相的存在，且在TiH2析出过程中伴随着体积膨胀所产生的组织应力，加上焊接应力的作用易形成冷裂纹。

（4）焊接接头的晶粒长大倾向严重,钛的熔点高（1668℃）、热容量大、导热性差、电阻率大。焊接时熔池的温度高、尺寸大；热传导差致使熔池高温停留时间长，造成焊接接头晶粒长大，脆性增加。因此，焊接宜采用较小的电流和较快的焊接速度。

（5）焊接时易变形，且难校正，钛的纵向弹性模量为钢的50%，在同样焊接应力作用下，其变形量比钢大一倍，且变形后难以校正。

预防焊接缺陷，获得优质焊接接头的措施：

1）加强焊前对工件及焊材的清理（特别是对接接头坡口端面处的表面），减少氧、氮氢的来源。

2）采用高纯度保护氩气（Ar≥99.99%）。

3）焊接时焊枪要带拖罩，且对温度超过400℃区域的焊道正、背都要严加保护，防止氧、氮、氢的侵入。

4）选择适当的焊接线能量，既要防止线能量大造成接头过热，也要避免热输入过小，相变时产生较多的脆性相，还要使熔池保护足够的时间，有利于氢气的逸出。

5）采用适当的夹具、压板，同时选择合理的焊接顺序，以防止和减少变形。

6）加工过程应注意防止铁离子污染，避免与铁离子接触。