|
合金元素及焊接热输入变化时对焊接接头性能的影响
1、热输入变化对工业纯钛及钛合金焊接接头性能的影响，工业纯钛焊接时，在严格防止气体杂志对焊缝及其附近区域发生污染的情况下，采用不添焊丝或用与母材等成分的焊丝氩弧焊焊接时，焊缝及焊接接头抗拉强度与母材相同或相近，焊缝及焊接接头的塑性稍有降低。
焊接热循环变化对工业纯钛近缝区力学性能的影响：
以TC1、TC4(Tc3成分基本与TC4相近）及TC10三种为例。
TC1属于Ti-Al-Mn系合金，含AIT.0%-2.5%(质量分数）Mn0.8%-20%，相Ti-2A1-1.5Mn，据有关资料介绍，在含A12%（质量分数）的钛合金中，在平衡状态时，稳定元素Mn在其中的最大溶解度为0.5%，退火后其组织外还含有少量的B相，这种钛合金焊接性基本良好。
在合适的焊接参数情况下，采用同质焊丝时，由于焊接时的快速冷却，在焊接接头上会出现a相，焊接接头的强度系数为100%，但接头塑性有一些降低。
TC4属于Ti-AL-V系合金，含AL4.5%-6.0%(质量分数），相当于Ti-6AL-4v，根据研究在含A16%（质量分数）的钛合金中，在平衡状态下稳定元素V在其中最大溶解度为1.2%，退火后组织为（a+B），但b量不多。
TC4钛合金可以在退火状态及淬火加效时效状态下使用。
在进行退火的TC4钛合金氩弧焊焊接时，利用同种成分焊接丝进行焊接后，其焊接接头强度系数可达100%，但焊接接头的塑性却有较大的降低。
提高焊接接头塑性的途径有二条：一是采用工业纯钛或比母材合金成分较低的钛合金焊丝，二是采用焊后真空退火处理，例如，当焊接厚板1mm的TC4钛合金板材时，采用工业纯钛做填充焊丝进行氩弧焊接，在不进行热处理情况下焊接头的塑性可达到母材塑性值的80%，采用薄板、不开坡口、母材在焊缝中所占百分比较高，焊接接头强度可相当于母材95%左右，若焊后进行适当真空退火处理，则焊接接头塑性可进一步提高，可与母材基本等同，强度系数为90%，若板较厚，需开坡口焊接，在采用合金成分低于母材的异种成分焊丝时，虽然接头塑性较好，但接头强度则下降。
有资料表明，在氩弧焊焊接TC4相同成分的焊丝进行氩弧焊时，为了提高焊接接头的塑性，可进行适当的退火处理，退火一般为800摄氏度x2h。
TC3与TC4的成分基本相近，只是TC3平均铝的质量分数比TC4少1%，但其焊接性相近。
为了保证钛及钛合金焊接接头有较好的塑性，除合理选用焊丝外，应注意选择合适的焊接热输入，以保证其冷却速度在合适的范围内，不同的钛材，其最佳的冷却速度范围是不一样的，具详细资料记载，工业纯钛合适冷却速度范围为10-200摄氏度，TC1（Ti-2AL-1.5Mn）合适冷却速度范围内12-150摄氏度/s，TC4（Ti6L-4V）合适冷却速度范围为2-40摄氏度/s。
钛及钛合金的复杂焊接件有时需要经消除应力处理，以提高疲劳强度及抗应力腐蚀能力，并增加尺寸稳定性。
TC10（Ti-6AL-6V-2Sn-0.5Fe）是一种强度很高的钛合金，这种钛合金含B合金元素较高，其焊接性不好，有人研究发现当板厚为12mm或大于12mm时，焊接热影响区在焊接应力作用下易出现裂纹，这与热影响区出新脆性组织有关，例如进行260摄氏度左右的预热，可防止裂纹的发生，并使接头塑性有所提高，焊后经760摄氏度4h炉冷退火处理，也可使街头塑性有所提高，焊后如果经760摄氏度4h炉冷退火处理，也可使接头塑性有所提高.
--沈阳威克创新焊接设备有限公司
|
