影響鈦板及鈦材焊接性能的因素有哪些？

鈦在空氣中熔化焊接的最大問題就在于氧化以及由各種污染帶來的化合物和金屬間化合物等。所謂的污染物是指氧氣、氮?dú)庖约捌渌鞣N油類、塵埃等，這些都會(huì)降低鈦材焊接質(zhì)量。污染物不光包括氧氣、氮?dú)?，還包括有機(jī)物、無機(jī)物以及除鈦以外的金屬。如機(jī)械加工的油漬、潤滑油以及附近車間的鐵粉、涂料粉末、周圍的水分、潮氣、沙子、塵埃等。此外還有從電極當(dāng)中混入的鎢。污染物中空氣中的氧氣、氮?dú)?、水分的危害是最大的。因此，焊接時(shí)就要通過惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。通常鈦材表面都有40um厚的氧化膜，切割過后幾秒鐘就能恢復(fù)80%的厚度，幾分鐘后就可以恢復(fù)到原先的厚度。正是由于這層氧化膜的原因，鈦材才具有如此好的耐蝕性。這個(gè)范圍內(nèi)的氧氣含量并不算是污染物。然而，鈦在大氣中遇到高溫時(shí)，就會(huì)與大量的氧氣和氮?dú)獾劝l(fā)生反應(yīng)。這樣就會(huì)生成污染物。大氣溫度為427℃時(shí)，鈦材表面的氧化膜厚度是常溫下的2～3倍。650℃以上時(shí)，氧化膜就會(huì)增加。在熔融狀態(tài)下，氧氣、氮?dú)獾染蜁?huì)進(jìn)入焊接熔池，進(jìn)而從焊接金屬擴(kuò)散到母材當(dāng)中。為防止空氣中的氧氣、氮?dú)獾入s物混入，焊接過程中有必要通過惰性氣體保護(hù)焊接面及內(nèi)側(cè)。其他金屬的TIG焊接一般不需要?dú)怏w保護(hù)，內(nèi)側(cè)也大多無需氣體保護(hù)。另外，為防止產(chǎn)生油脂類雜物，鈦材以及操作臺(tái)面不能用油擦拭。鈦的熔化焊接中，大部分技術(shù)問題都在于如何避免上述污染物的產(chǎn)生。防治污染物的對策比較麻煩，而且花費(fèi)較大。不過，鈦材焊接成功與否就在于污染物的預(yù)防對策。

鈦及鈦合金焊接對焊接時(shí)保護(hù)要求非常嚴(yán)格，當(dāng)焊縫含碳量為0.55％時(shí)，焊縫塑性幾乎全部消失而變成非常脆的材料，焊后熱處置也無法消除此種脆性。國技術(shù)條件規(guī)定，鈦合金母材的含碳量不大于0.1%焊縫含碳量不逾越母材含碳量。 鈦合金中有很多元素，它們對鈦的物理性能都有影響，其中碳是鈦及鈦合金中常見的雜質(zhì)，當(dāng)碳含量為0.13%以下時(shí)，碳因深在α鈦中，焊縫強(qiáng)度極限有些提高，塑性有些下降，但不及氧氮的作用強(qiáng)烈。但是當(dāng)進(jìn)一步提高焊縫含碳量時(shí)，焊縫卻出現(xiàn)網(wǎng)狀TiC其數(shù)量隨碳含量增高而增多，使焊縫塑性急劇下降，焊接應(yīng)力作用下易出現(xiàn)裂紋。
1.碳的影響。鈦及鈦合金是比較穩(wěn)定的但在焊接過程中，常溫下。液態(tài)熔滴和熔池金屬具有強(qiáng)烈吸收氫、氧、氮的作用，而且在固態(tài)下，這些氣體已與其發(fā)生作用。隨著溫度的升高，鈦及鈦合金吸收氫、氧、氮的能力也隨之明顯上升，大約在250℃左右鈦開始吸收氫，從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，這些氣體被吸收后，將會(huì)直接引起焊接接頭脆化，影響焊接質(zhì)量的極為重要的因素。
2.氫是影響。其主要原因是隨縫含氫彈量增加，氫是氣體雜質(zhì)中對鈦的機(jī)械性能影響最嚴(yán)重的因素。焊縫含氫量變化對焊縫沖擊性能影響最為顯著。焊縫中析出的片狀或針狀TiH2增多。TiH2強(qiáng)度很低，故片狀或針狀衛(wèi)HiH2作用例以缺口，合沖擊性能顯著降低；焊縫含氫量變化對強(qiáng)度的提高及塑性的降低的作用不很時(shí)顯。
3.氧的影響。焊縫的硬度和抗拉強(qiáng)度明顯增加，  焊縫含氧量基本上是隨氬氣中含氧量增加而直線上升的隨焊縫含氧量上升。而塑性卻顯著降低。為了保證焊接接頭的性能，焊接過程中應(yīng)嚴(yán)防焊縫及焊接熱影響區(qū)發(fā)氧化。
4.氮的影響。氮和鈦板發(fā)生劇作用，700℃以上的高溫下。形成脆硬的氮化鈦（TiN而且氮與鈦形成間隙固溶體時(shí)所引起的晶格歪挪程度，比等量的氧引起的后果更為嚴(yán)重，因此，氮對提高工業(yè)純鈦焊縫的抗拉強(qiáng)度、硬度，降低焊縫的塑性性能比氧更為顯著。當(dāng)焊縫含氮量在0.13％以上是焊縫由于過脆而產(chǎn)生裂紋。

鈦板焊縫缺陷是由于鈦板焊接時(shí)，因氬弧焊槍形成的氬氣氣體維護(hù)層只能維護(hù)好焊接熔池不受空氣的有害作用，而對已凝固而處于高溫狀態(tài)附近的焊縫及其附近區(qū)域則無保護(hù)作用，而處于這種狀態(tài)的鈦板焊縫及其附近的區(qū)域仍有很強(qiáng)的吸收空氣中的氮及氧的能力。從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，而空氣種含有大量氮和氧。隨氧化水平逐步加重，鈦板焊縫顏色發(fā)生變化及焊縫塑性下降的規(guī)律。銀白色（無氧化）金黃色（TiO,大約在250℃左右鈦開始吸收氫。輕微氧化）藍(lán)色（Ti2O3氧化稍為嚴(yán)重）灰色（TiO2氧化嚴(yán)重。