一、鈦(tai)及鈦(tai)合金(jin)的特點(dian)
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(xiu)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(shi)大多(duo)采用(yong)爆炸(zha)法，其(qi)分類見表5-90，其(qi)力學(xue)性能見表5-91。
二、不銹鋼（或碳鋼）-鈦及鈦合金的焊接性(xing)
不(bu)銹鋼（或碳鋼）與鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合(he)金焊接(jie)(jie)時，焊縫(feng)中易形(xing)成金屬(shu)間化合(he)物（TiFe、TiFe2等(deng)），焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)塑性急(ji)劇下(xia)降而脆(cui)性大(da)大(da)提(ti)高(gao)。
隨著溫度的升高(gao)，鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金的吸(xi)(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（如氧、氫、氮）能力明顯提高(gao)。鈦(tai)(tai)從(cong)250℃開始(shi)吸(xi)(xi)收(shou)氫，從(cong)400℃開始(shi)吸(xi)(xi)收(shou)氧，從(cong)600℃開始(shi)吸(xi)(xi)收(shou)氮。焊(han)(han)接(jie)區含有大量的空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)時，給鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金吸(xi)(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)提供了方便，在(zai)(zai)熔池凝固時，吸(xi)(xi)收(shou)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)來不及全部(bu)逸出(chu)，殘留在(zai)(zai)焊(han)(han)縫(feng)內部(bu)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)就形成了氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)。所以(yi)，在(zai)(zai)焊(han)(han)接(jie)環境中要(yao)使熔池和焊(han)(han)縫(feng)金屬始(shi)終處于惰(duo)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)保護中，避免形成氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)。
三、不(bu)銹鋼-鈦(tai)雙金屬結構的焊(han)接工藝
1. 不(bu)銹鋼與鈦及鈦合金雙金屬結(jie)構
鈦(tai)與(yu)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的鐵、鉻、鎳形(xing)成多種(zhong)成分復雜的金(jin)屬(shu)間(jian)化(hua)合物，故用熔焊(han)(han)方法無法實現這兩種(zhong)金(jin)屬(shu)直接焊(han)(han)接。但鈦(tai)可以(yi)(yi)與(yu)鋯(gao)、鉿、鈮、鉭、釩等(deng)五種(zhong)金(jin)屬(shu)相互(hu)固(gu)溶，可以(yi)(yi)進行焊(han)(han)接。而上述幾種(zhong)材料都(dou)很貴重(zhong)，所以(yi)(yi)過渡段(duan)中(zhong)用它(ta)們做成的過渡層(ceng)很薄(bo)(bo)，例如(ru)，將一(yi)、二種(zhong)中(zhong)間(jian)金(jin)屬(shu)薄(bo)(bo)層(ceng)軋(ya)制在鋼(gang)和鈦(tai)及其(qi)(qi)合金(jin)之間(jian)（如(ru)鈦(tai)或(huo)鈦(tai)合金(jin)-釩-銅(tong)-碳(tan)鋼(gang)或(huo)不銹(xiu)鋼(gang)），用電子束焊(han)(han)接方法將過渡段(duan)同不銹(xiu)鋼(gang)（或(huo)碳(tan)鋼(gang)）與(yu)鈦(tai)及其(qi)(qi)合金(jin)進行焊(han)(han)接，其(qi)(qi)示意圖(tu)如(ru)圖(tu)5-39所示。
2. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合板的焊接工藝
a. 不銹(xiu)鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦復(fu)合(he)板的復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)（鈦）厚(hou)度(du)(du)一(yi)般為1.5～3.0mm，基層(ceng)(ceng)(ceng)的厚(hou)度(du)(du)為8～20mm。鈦復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)和鋼(gang)基層(ceng)(ceng)(ceng)之間(jian)如果(guo)不加入中(zhong)間(jian)金屬層(ceng)(ceng)(ceng)，經(jing)加熱后(hou)會產生脆性層(ceng)(ceng)(ceng)，使不銹(xiu)鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦復(fu)合(he)板的層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)結合(he)強度(du)(du)降低(di)。因(yin)此，可在鈦復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)與鋼(gang)基層(ceng)(ceng)(ceng)之間(jian)加入V、Nb或(huo)者V＋Cu等中(zhong)間(jian)合(he)金層(ceng)(ceng)(ceng)。
通(tong)過加(jia)(jia)入各種中(zhong)間合金層軋制的鋼-鈦復合板(ban)加(jia)(jia)熱(re)后(hou)的抗拉強度見表5-92。從表中(zhong)可知，加(jia)(jia)入V作(zuo)為(wei)中(zhong)間層的效果最好(hao)。加(jia)(jia)雙金屬中(zhong)間層(V+Cu或Nb+Cu)的結果并(bing)不好(hao)。因(yin)為(wei)Cu的熔點低，會(hui)形成低熔點共晶體，從而使不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板(ban)的焊接工藝(yi)變得更復雜。
b. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板(ban)的焊接主要采用(yong)下(xia)列兩(liang)種工藝：
第一種焊(han)接工藝是(shi)(shi)在焊(han)縫上加(jia)蓋(gai)(gai)板，對接接頭的(de)(de)(de)(de)強度性(xing)(xing)能(neng)主要(yao)靠基層(ceng)鋼(gang)焊(han)縫來保(bao)證，而加(jia)蓋(gai)(gai)板的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)用來防(fang)止浸蝕(shi)性(xing)(xing)介質(zhi)腐蝕(shi)焊(han)接接頭。在焊(han)縫和蓋(gai)(gai)板之(zhi)間(jian)填(tian)加(jia)的(de)(de)(de)(de)填(tian)充(chong)材(cai)料(liao)，通常是(shi)(shi)Ag（Ag與(yu)Ti熔合(he)得很(hen)好(hao)）或熔點較低(di)的(de)(de)(de)(de)銀(yin)釬料(liao)，也(ye)可以(yi)填(tian)充(chong)環氧(yang)樹脂型聚(ju)合(he)物。加(jia)填(tian)充(chong)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)提高接頭的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。焊(han)縫如(ru)圖5-40a所示的(de)(de)(de)(de)單面焊(han)，也(ye)可以(yi)是(shi)(shi)如(ru)圖5-40b所示雙面焊(han)。
第二種(zhong)焊(han)接工藝是在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)坡(po)口中鑲入(ru)一層(ceng)很薄的(de)(de)難熔(rong)金屬襯片如圖5-41b，選擇厚(hou)度為0.1mm的(de)(de)鈮(ni)箔或(huo)鉬箔等。焊(han)接不(bu)銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）-鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)合(he)板(ban)(ban)的(de)(de)復(fu)(fu)層(ceng)時，采用鎢極(ji)(ji)(ji)氬弧焊(han)，填(tian)加(jia)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)焊(han)絲(si)(si)，鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)直(zhi)徑取(qu)決于鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)厚(hou)度及坡(po)口形(xing)式。鎢極(ji)(ji)(ji)電弧在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)和鎢極(ji)(ji)(ji)之間燃燒，不(bu)要使電弧直(zhi)接作用在(zai)鈮(ni)箔上，焊(han)槍應沿著鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)移動，鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)熔(rong)化結晶即形(xing)成不(bu)銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）-鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)合(he)板(ban)(ban)的(de)(de)焊(han)縫。這種(zhong)焊(han)接工藝可以加(jia)蓋板(ban)(ban)，也(ye)可以不(bu)加(jia)蓋板(ban)(ban)。
因為鈮(ni)的熔(rong)點高，鎢極電弧(hu)又(you)不直接作用在鈮(ni)箔(bo)上(shang)，所以(yi)只有很少部(bu)分鈮(ni)被熔(rong)化。這樣防止了(le)鋼與鈦(tai)的相互熔(rong)合，可以(yi)有效地(di)防止界面(mian)處脆性相的形成。
