一(yi)、鈦及鈦合金的特點
鈦及鈦合金密度小，能大大地減輕產品的重量。在常溫和高溫下強度高且在許多種腐蝕介質中具有優良的耐蝕性。不銹鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合金的雙金屬結構和不銹鋼-鈦復合板在化工、航天、航空等工業中得到應用。因此，鈦及鈦合金與鋼的焊接技術需要進一步提高。
不銹鋼-鈦復合(he)板復合(he)方式大多采用爆炸法，其分類(lei)見(jian)表5-90，其力學(xue)性能見(jian)表5-91。
二、不銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金的焊接性
不銹鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合金焊接(jie)(jie)時，焊縫中易形(xing)成金屬間化合物(wu)（TiFe、TiFe2等），焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭塑性(xing)急劇下(xia)降而脆性(xing)大(da)大(da)提高。
隨著溫度的(de)(de)升高(gao)，鈦(tai)(tai)及(ji)鈦(tai)(tai)合金的(de)(de)吸(xi)(xi)氣(qi)(qi)（如氧(yang)(yang)、氫、氮）能力明(ming)顯提(ti)高(gao)。鈦(tai)(tai)從250℃開(kai)(kai)始(shi)吸(xi)(xi)收氫，從400℃開(kai)(kai)始(shi)吸(xi)(xi)收氧(yang)(yang)，從600℃開(kai)(kai)始(shi)吸(xi)(xi)收氮。焊接(jie)區含有大(da)量的(de)(de)空氣(qi)(qi)時，給鈦(tai)(tai)及(ji)鈦(tai)(tai)合金吸(xi)(xi)氣(qi)(qi)提(ti)供(gong)了(le)方(fang)便，在(zai)熔池(chi)凝(ning)固時，吸(xi)(xi)收的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)來不及(ji)全(quan)部逸出，殘留(liu)在(zai)焊縫內部的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)就形成了(le)氣(qi)(qi)孔。所以，在(zai)焊接(jie)環境(jing)中要使熔池(chi)和焊縫金屬始(shi)終處(chu)于惰(duo)性(xing)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)保護中，避免形成氣(qi)(qi)孔。
三、不銹(xiu)鋼-鈦雙金(jin)屬結構的焊接工藝
1. 不(bu)銹鋼(gang)與鈦及(ji)鈦合金(jin)雙金(jin)屬結(jie)構
鈦與(yu)不銹(xiu)鋼中的(de)(de)鐵(tie)、鉻、鎳(nie)形成(cheng)多(duo)種(zhong)(zhong)成(cheng)分復雜的(de)(de)金(jin)屬(shu)間(jian)化合物(wu)，故用熔焊(han)(han)方法無(wu)法實現這兩種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)直接(jie)(jie)焊(han)(han)接(jie)(jie)。但鈦可(ke)以(yi)(yi)與(yu)鋯、鉿(jia)、鈮、鉭、釩等五種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)相(xiang)互(hu)固溶(rong)，可(ke)以(yi)(yi)進(jin)行(xing)焊(han)(han)接(jie)(jie)。而(er)上述幾種(zhong)(zhong)材料都很貴重(zhong)，所以(yi)(yi)過渡(du)(du)段中用它們做成(cheng)的(de)(de)過渡(du)(du)層很薄(bo)(bo)，例如，將一、二(er)種(zhong)(zhong)中間(jian)金(jin)屬(shu)薄(bo)(bo)層軋制在鋼和(he)鈦及其(qi)合金(jin)之間(jian)（如鈦或(huo)(huo)鈦合金(jin)-釩-銅-碳鋼或(huo)(huo)不銹(xiu)鋼），用電子(zi)束焊(han)(han)接(jie)(jie)方法將過渡(du)(du)段同不銹(xiu)鋼（或(huo)(huo)碳鋼）與(yu)鈦及其(qi)合金(jin)進(jin)行(xing)焊(han)(han)接(jie)(jie)，其(qi)示(shi)意(yi)圖如圖5-39所示(shi)。
2. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊接工藝(yi)
a. 不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復(fu)合(he)(he)板的(de)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)（鈦(tai)）厚度(du)一般為(wei)1.5～3.0mm，基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)厚度(du)為(wei)8～20mm。鈦(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和鋼(gang)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)之間(jian)如果不(bu)加入中間(jian)金屬(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，經加熱后會產(chan)生脆性層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，使(shi)不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復(fu)合(he)(he)板的(de)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)結合(he)(he)強度(du)降低。因此，可在(zai)鈦(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與鋼(gang)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)之間(jian)加入V、Nb或者(zhe)V＋Cu等中間(jian)合(he)(he)金層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。
通(tong)過加入(ru)各種中間(jian)(jian)合(he)金層(ceng)軋制的(de)(de)(de)鋼(gang)-鈦(tai)復(fu)(fu)合(he)板(ban)加熱后的(de)(de)(de)抗拉強度見表5-92。從(cong)表中可(ke)知，加入(ru)V作為中間(jian)(jian)層(ceng)的(de)(de)(de)效(xiao)果最好(hao)。加雙金屬(shu)中間(jian)(jian)層(ceng)(V+Cu或Nb+Cu)的(de)(de)(de)結果并不好(hao)。因為Cu的(de)(de)(de)熔點低，會形(xing)成低熔點共晶體(ti)，從(cong)而使不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復(fu)(fu)合(he)板(ban)的(de)(de)(de)焊接工藝(yi)變得更復(fu)(fu)雜。
b. 不(bu)銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板(ban)的焊接主要(yao)采用下列兩種(zhong)工藝：
第(di)一(yi)種焊接(jie)(jie)工藝是(shi)在焊縫(feng)上(shang)加(jia)(jia)蓋板，對接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)強度性能主要靠基層(ceng)鋼焊縫(feng)來保證，而加(jia)(jia)蓋板的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)用(yong)來防(fang)止(zhi)浸蝕性介質腐蝕焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭。在焊縫(feng)和蓋板之間填加(jia)(jia)的(de)(de)填充材(cai)料，通常(chang)是(shi)Ag（Ag與Ti熔合得很好(hao)）或熔點較低的(de)(de)銀釬料，也(ye)可以填充環氧樹脂型聚合物。加(jia)(jia)填充材(cai)料的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)提高(gao)接(jie)(jie)頭的(de)(de)耐蝕性。焊縫(feng)如圖5-40a所示(shi)的(de)(de)單面焊，也(ye)可以是(shi)如圖5-40b所示(shi)雙面焊。
第(di)二種(zhong)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)是在鈦復層(ceng)的(de)坡口中鑲(xiang)入一層(ceng)很薄的(de)難熔金屬襯片如圖5-41b，選擇(ze)厚(hou)度為0.1mm的(de)鈮箔(bo)或(huo)鉬箔(bo)等。焊(han)接(jie)不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)碳(tan)鋼(gang)）-鈦復合板的(de)復層(ceng)時(shi)，采用鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)，填加鈦焊(han)絲(si)，鈦絲(si)直(zhi)徑(jing)取決(jue)于鈦復層(ceng)的(de)厚(hou)度及坡口形式(shi)。鎢極電(dian)弧(hu)在鈦絲(si)和鎢極之間燃燒，不(bu)要使電(dian)弧(hu)直(zhi)接(jie)作用在鈮箔(bo)上，焊(han)槍(qiang)應(ying)沿著鈦絲(si)移動(dong)，鈦絲(si)熔化結晶即形成不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)碳(tan)鋼(gang)）-鈦復合板的(de)焊(han)縫。這種(zhong)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)可以加蓋(gai)板，也可以不(bu)加蓋(gai)板。
因為鈮的(de)熔點高，鎢(wu)極電弧又(you)不直(zhi)接作用(yong)在鈮箔上，所以只(zhi)有很少部分鈮被熔化(hua)。這樣防止了鋼與鈦的(de)相互熔合，可以有效地防止界面(mian)處脆(cui)性相的(de)形成。
