鈦及鈦合金鎢電極氬弧焊簡介

工業上用于焊接的鈦及鈦合金多為α型和α＋β型，其焊接特點為：

（1）化學活性強，焊接過程中不僅易引發氣孔、裂紋等缺陷，而且易形成脆化。鈦及其合金在常溫下能與氧形成致密的氧化膜，焊接高溫下極易被空氣、水份、油脂等污染。鈦在300℃以上吸氫、600℃以上快速吸氧、700℃以上快速吸氮，不僅降低焊接接頭的力學性能，而且易引發氣孔、裂紋等缺陷。

1）焊接接頭容易氧化。工件加熱到400℃以上，鈦就吸氧，500℃以上鈦在空氣中氧化加劇，并隨著焊接接頭中氧含量的增加，材料的強度、硬度提高，而塑性、韌性降低。焊接過程中防止氧化要貫穿始終。

2）焊接接頭容易氮化。鈦與氮的親合力很大，工件達700℃左右，氮與鈦就會形成硬脆的TiN，劇烈地降低塑性、韌性。因此，焊接全過程要嚴防焊縫吸氮。

3）焊接接頭易出現氫脆。氫在鈦中的溶解度隨溫度的升溫而增加，隨溫度的降低而減少，降溫過程中氫的溶解度隨溫度的降低而降低，并以化合物的形式析出，這種化合物呈脆性，不僅使材料的沖擊韌性下降，而且易產生微裂紋。因此，焊接過程囊應嚴防焊縫吸氫。

4）碳的影響。碳在鈦合金中屬雜質，它的影響雖然小于氧、氮，但焊縫中的碳超過它在α鈦中的溶解度（0.13%）時，會生成硬而脆、呈網狀分布的TiC，易引發裂紋。因此，有關標準限定鈦材中的C≤0.10%。

（2）對氣孔敏感，這類合金主要的焊接缺陷是氣孔，有時很難避免。形成氣孔的因素很多（例如，氧與碳生成CO氣孔），但主要由氫引起。若焊件清理不善、氬氣中含雜質及水分或焊槍及管線系統有水分、油脂等均會成為氫的來源。

這類合金的氣孔往往分布在焊縫熔合線附近，人們常用氫在液態金屬中的溶解度曲線來解釋。氫在液態鈦中的溶解度隨溫度的降低而降低，在凝固過程中有跳躍式的突降。高溫熔池中氫向低溫邊緣擴散，聚集于熔合線附近的氫容易過飽和，為形成氣孔提供條件。

（3）易出現冷裂紋，這類合金中的C、S含量低雜質少，焊縫結晶時的低熔點共晶少，合金凝固時的收縮量小，一般不會出現熱裂紋。而焊縫冷卻過程中，由于氫溶解度的激劇變化，在熔合線附近高度集中的氫可能析出脆性相（C）。較多脆性相的存在，且在TiH2析出過程中伴隨著體積膨脹所產生的組織應力，加上焊接應力的作用易形成冷裂紋。

（4）焊接接頭的晶粒長大傾向嚴重,鈦的熔點高（1668℃）、熱容量大、導熱性差、電阻率大。焊接時熔池的溫度高、尺寸大；熱傳導差致使熔池高溫停留時間長，造成焊接接頭晶粒長大，脆性增加。因此，焊接宜采用較小的電流和較快的焊接速度。

（5）焊接時易變形，且難校正，鈦的縱向彈性模量為鋼的50%，在同樣焊接應力作用下，其變形量比鋼大一倍，且變形后難以校正。

預防焊接缺陷，獲得優質焊接接頭的措施：

1）加強焊前對工件及焊材的清理（特別是對接接頭坡口端面處的表面），減少氧、氮氫的來源。

2）采用高純度保護氬氣（Ar≥99.99%）。

3）焊接時焊槍要帶拖罩，且對溫度超過400℃區域的焊道正、背都要嚴加保護，防止氧、氮、氫的侵入。

4）選擇適當的焊接線能量，既要防止線能量大造成接頭過熱，也要避免熱輸入過小，相變時產生較多的脆性相，還要使熔池保護足夠的時間，有利于氫氣的逸出。

5）采用適當的夾具、壓板，同時選擇合理的焊接順序，以防止和減少變形。

6）加工過程應注意防止鐵離子污染，避免與鐵離子接觸。