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-鈦復合板復合方(fang)式大多采用爆炸法，其分類見表(biao)5-90，其力學性能見表(biao)5-91。
二、不銹鋼（或碳鋼）-鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金的焊接性
不(bu)銹鋼(gang)（或碳(tan)鋼(gang)）與鈦及鈦合金焊接時，焊縫中易形(xing)成金屬間(jian)化合物（TiFe、TiFe2等），焊接接頭塑性急劇下降而脆(cui)性大大提高。
隨(sui)著溫度(du)的升高，鈦(tai)及鈦(tai)合金(jin)(jin)的吸氣(qi)（如(ru)氧(yang)、氫、氮）能力明顯提(ti)高。鈦(tai)從250℃開始吸收(shou)氫，從400℃開始吸收(shou)氧(yang)，從600℃開始吸收(shou)氮。焊接區含(han)有大量(liang)的空(kong)氣(qi)時，給鈦(tai)及鈦(tai)合金(jin)(jin)吸氣(qi)提(ti)供了方便，在(zai)熔(rong)池凝固時，吸收(shou)的氣(qi)體(ti)來不及全部(bu)逸出(chu)，殘留在(zai)焊縫內(nei)部(bu)的氣(qi)體(ti)就形(xing)成了氣(qi)孔。所(suo)以，在(zai)焊接環境(jing)中要使(shi)熔(rong)池和焊縫金(jin)(jin)屬始終處于惰性氣(qi)體(ti)保(bao)護(hu)中，避(bi)免形(xing)成氣(qi)孔。
三、不銹鋼-鈦雙金屬結(jie)構的(de)焊接工藝
1. 不銹鋼與鈦及(ji)鈦合金雙金屬結構
鈦(tai)(tai)與不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的鐵、鉻(ge)、鎳形成(cheng)多種(zhong)成(cheng)分復(fu)雜的金(jin)(jin)屬間(jian)化合(he)物，故(gu)用(yong)熔焊(han)方法(fa)(fa)無法(fa)(fa)實現(xian)這兩種(zhong)金(jin)(jin)屬直(zhi)接焊(han)接。但(dan)鈦(tai)(tai)可以與鋯、鉿(jia)、鈮、鉭、釩等(deng)五種(zhong)金(jin)(jin)屬相互固(gu)溶(rong)，可以進行焊(han)接。而上述幾種(zhong)材(cai)料都很(hen)貴(gui)重，所以過(guo)渡(du)段(duan)中(zhong)用(yong)它們做(zuo)成(cheng)的過(guo)渡(du)層很(hen)薄，例如(ru)，將一、二種(zhong)中(zhong)間(jian)金(jin)(jin)屬薄層軋制在鋼(gang)(gang)和鈦(tai)(tai)及其(qi)(qi)合(he)金(jin)(jin)之間(jian)（如(ru)鈦(tai)(tai)或(huo)鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)-釩-銅-碳鋼(gang)(gang)或(huo)不銹鋼(gang)(gang)），用(yong)電子束(shu)焊(han)接方法(fa)(fa)將過(guo)渡(du)段(duan)同不銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）與鈦(tai)(tai)及其(qi)(qi)合(he)金(jin)(jin)進行焊(han)接，其(qi)(qi)示意圖如(ru)圖5-39所示。
2. 不銹(xiu)鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合板(ban)的焊接工藝
a. 不銹鋼(gang)(gang)(gang)（或碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)）-鈦復(fu)(fu)(fu)合(he)板的復(fu)(fu)(fu)層(ceng)（鈦）厚度一(yi)般為1.5～3.0mm，基層(ceng)的厚度為8～20mm。鈦復(fu)(fu)(fu)層(ceng)和(he)鋼(gang)(gang)(gang)基層(ceng)之間如果(guo)不加(jia)入中間金屬層(ceng)，經(jing)加(jia)熱后會產生脆(cui)性層(ceng)，使不銹鋼(gang)(gang)(gang)（或碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)）-鈦復(fu)(fu)(fu)合(he)板的層(ceng)間結合(he)強度降低。因此，可在鈦復(fu)(fu)(fu)層(ceng)與鋼(gang)(gang)(gang)基層(ceng)之間加(jia)入V、Nb或者V＋Cu等中間合(he)金層(ceng)。
通過加入各種中(zhong)(zhong)間(jian)合(he)(he)金(jin)層軋制的(de)(de)鋼(gang)-鈦復合(he)(he)板加熱后的(de)(de)抗拉(la)強度見表5-92。從(cong)表中(zhong)(zhong)可知(zhi)，加入V作為中(zhong)(zhong)間(jian)層的(de)(de)效果最(zui)好。加雙金(jin)屬中(zhong)(zhong)間(jian)層(V+Cu或Nb+Cu)的(de)(de)結果并(bing)不好。因(yin)為Cu的(de)(de)熔(rong)點(dian)低，會形成低熔(rong)點(dian)共晶體，從(cong)而使不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合(he)(he)板的(de)(de)焊接工藝變得更復雜。
b. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合板(ban)的焊接主要采用下列兩種工藝：
第一種焊(han)接(jie)工藝是(shi)在焊(han)縫上加(jia)(jia)(jia)蓋板，對接(jie)接(jie)頭(tou)的強(qiang)度性能(neng)主要靠(kao)基(ji)層鋼焊(han)縫來保證，而(er)加(jia)(jia)(jia)蓋板的目(mu)的是(shi)用來防止浸蝕(shi)(shi)性介質腐蝕(shi)(shi)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)。在焊(han)縫和蓋板之間填(tian)加(jia)(jia)(jia)的填(tian)充材(cai)料，通(tong)常是(shi)Ag（Ag與Ti熔(rong)合(he)得很好(hao)）或熔(rong)點較低的銀(yin)釬料，也(ye)可(ke)以填(tian)充環氧樹脂型聚(ju)合(he)物。加(jia)(jia)(jia)填(tian)充材(cai)料的目(mu)的是(shi)提高接(jie)頭(tou)的耐蝕(shi)(shi)性。焊(han)縫如(ru)圖5-40a所示(shi)的單面(mian)焊(han)，也(ye)可(ke)以是(shi)如(ru)圖5-40b所示(shi)雙(shuang)面(mian)焊(han)。
第二種(zhong)焊(han)(han)接(jie)工藝(yi)(yi)是在鈦(tai)復(fu)(fu)層的(de)(de)坡(po)口中鑲入一層很(hen)薄的(de)(de)難熔(rong)金屬襯片如圖(tu)5-41b，選擇厚度為0.1mm的(de)(de)鈮箔或(huo)鉬箔等。焊(han)(han)接(jie)不銹鋼（或(huo)碳(tan)鋼）-鈦(tai)復(fu)(fu)合(he)板的(de)(de)復(fu)(fu)層時，采(cai)用(yong)鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)，填加鈦(tai)焊(han)(han)絲(si)，鈦(tai)絲(si)直(zhi)徑取決于(yu)鈦(tai)復(fu)(fu)層的(de)(de)厚度及坡(po)口形式(shi)。鎢極電弧(hu)在鈦(tai)絲(si)和鎢極之間燃燒，不要(yao)使電弧(hu)直(zhi)接(jie)作用(yong)在鈮箔上，焊(han)(han)槍應沿著鈦(tai)絲(si)移(yi)動，鈦(tai)絲(si)熔(rong)化(hua)結晶即形成不銹鋼（或(huo)碳(tan)鋼）-鈦(tai)復(fu)(fu)合(he)板的(de)(de)焊(han)(han)縫。這(zhe)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)工藝(yi)(yi)可以(yi)加蓋板，也可以(yi)不加蓋板。
因為鈮的熔點高，鎢極(ji)電弧又不直接(jie)作用(yong)在(zai)鈮箔上(shang)，所以只(zhi)有(you)很少部分(fen)鈮被(bei)熔化。這樣防止(zhi)了(le)鋼與鈦的相互熔合，可以有(you)效地防止(zhi)界面處脆性相的形成。
