碳氫氧氮等元素對鈦及鈦合金焊接性能的影響

鈦及鈦合金具有良好的焊接、冷熱壓力加工和機械加工性能，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)，當碳含量為0.13%以下時，碳因深在α鈦中，焊縫強度極限有些提高，塑性有些下降，但不及氧氮的作用強烈。但是當進一步提高焊縫含碳量時，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，焊接應力作用下易出現(xiàn)裂紋。

鈦焊管對焊接時保護要求非常嚴格，當焊縫含碳量為0.55％時，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。鈦焊接規(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。
1、碳元素的影響
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、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所引起的晶格歪挪程度，比等量的氧引起的后果更為嚴重，因此，氮對提高工業(yè)純鈦焊縫的抗拉強度、硬度，降低焊縫的塑性性能比氧更為顯著。當焊縫含氮量在0.13％以上是焊縫由于過脆而產(chǎn)生裂紋。
3、氫氣影響
其主要原因是隨縫含氫彈量增加，氫是氣體雜質(zhì)中對鈦的機械性能影響最嚴重的因素。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度的提高及塑性的降低的作用不很時顯。
4、含氧量的影響
焊縫的硬度和抗拉強度明顯增加，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，焊接過程中應嚴防焊縫及焊接熱影響區(qū)發(fā)氧化。