Svejseegenskaber ved titanium og dets legeringer
1 Fysiske og kemiske egenskaber aftitanium og legeringer deriTitanium har to allotroper, repræsenteret ved henholdsvis α og β med en overgangstemperatur på 882,5 ° C, dets lavtemperaturkrystal α er et tætpakket sekskantet gitter og stabilt β over 882,5 ° C Krystallen er et kropscentreret kubisk gitter. Titanium har dårlig varmeledningsevne, og dets varmeledningsevne er lidt lavere end for rustfrit stål. Når der er urenheder i titanium, falder dets varmeledningsevne. Tabel 1 viser sammenligningen af de vigtigste fysiske egenskaber ved industrielt rent titanium og andre metalmaterialer.
2 Svejsestruktur af titaniumlegering
Den svejsede struktur af industrielt rent titanium og titaniumlegeringen er enfaset ved stuetemperatur, og der dannes en zigzag eller nålelignende struktur afhængigt af kølehastigheden. Forskellige mekaniske egenskaber har ingen større ændringer i forhold til uædle metaller, og svejseydelsen er god. I processen med afkøling fra β fase danner α + β titanlegering martensit (α' fase), og mængden og egenskaberne af α fase ændres i henhold til legeringssammensætning og kølehastighed. Generelt, med stigningen i fasen, falder legeringens duktilitet og sejhed. Selv for Ti-6Al-4V med god svejsbarhed, når indholdet af β-stabiliserende element vanadium er mere end 5%, falder svejsbarheden. Martensitdannelsestemperaturen for beta-titanlegering er lavere end stuetemperatur, og svejsningen er i en metastabel betafase, så svejsbarheden forringes ikke. På grund af tilsætningen af for mange legeringselementer mangler udvidelsesmuligheden imidlertid ofte. Derudover øger aldring og koldt arbejde legeringens styrke, mens svejsning vil medføre tab af styrke, så svejsning anvendes ikke til titanlegeringsbehandling.
3 Svejsefejl i titaniumlegeringer
3.1 Skab i det svejsede samlingsområde
Svejseområdet for titanium- og titanlegeringer er modtageligt for forurening med urenheder som gas og usletning. De vigtigste elementer, der forårsager embrittlement, er O, N, H, C osv. Titanium- og titaniumlegeringer er relativt stabile ved stuetemperatur, men når temperaturen stiger, øges titan- og titanlegeringernes evne til at absorbere O, N og H også betydeligt. Ti begynder at absorbere brint fra 250 ° C, ilt fra 400 ° C og nitrogen fra 600 ° C. Kvælstof og ilt har stor indflydelse på ledstyrken og bøjningens plasticitet. Med stigningen i nitrogen- og iltindholdet i svejsningen øges ledstyrken, og bøjningsplasticiteten falder, og virkningen af nitrogen er større end iltets. Brint påvirker hovedsageligt leddets slagfasthed.
3.2 Tendens til revner i svejsezonen
(1) Varme revner.
Da titanium- og titaniumlegeringer indeholder færre urenheder som S, P og C, dannes der få eutektika med lavt smeltepunkt ved korngrænserne, og krystallisationstemperaturområdet er meget smalt, og svejsningens krympning er lille, når den størkner, så følsomheden over for varme revner er høj. Lav.
(2) Kolde revner og forsinkede revner.
Når indholdet af ilt og nitrogen i svejsningen er højt, bliver svejseydelsen skør, og revner vises under påvirkning af større svejsespænding, som dannes ved lavere temperaturer.
Ved svejsning af titanlegeringer forekommer der undertiden forsinkede revner i den varmepåvirkede zone, og hydrogen er hovedårsagen til dannelsen af forsinkede revner. Den vigtigste metode til at forhindre forsinket krakning er at reducere brintkilden ved de svejsede samlinger, og om nødvendigt kan vakuumglødning udføres for at reducere hydrogenindholdet i de svejsede samlinger.
3.3 Svejsning af porer
Porøsitet er en almindelig defekt i svejsning af titanium ogtitanium legeringer. O2, N2, H2, CO2 og H2O kan alle forårsage porøsitet. Porerne af titanium- og titanlegeringssvejsninger fordeles for det meste nær fusionszonen, som er et træk ved porerne i titanium og titaniumlegeringer. Porerne i svejsningen forårsager ikke kun stresskoncentration, men reducerer også metalets plasticitet omkring porerne og fører endda til brud på hele det svejsede led. Derfor skal dannelsen af porer kontrolleres strengt.
