一(yi)、鈦及鈦合金的(de)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(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-鈦復合板復合方式大多(duo)采用爆炸法，其分類見表(biao)(biao)5-90，其力學性能見表(biao)(biao)5-91。
二、不銹鋼（或碳鋼）-鈦及鈦合(he)金的焊接性
不銹(xiu)鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合金焊接(jie)時，焊縫中易形成(cheng)金屬間(jian)化合物（TiFe、TiFe2等），焊接(jie)接(jie)頭塑性急劇下降而脆性大大提高。
隨著溫度(du)的(de)升高，鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金的(de)吸氣(qi)（如氧(yang)、氫、氮(dan)）能力明(ming)顯提(ti)高。鈦(tai)(tai)從(cong)(cong)250℃開始(shi)吸收氫，從(cong)(cong)400℃開始(shi)吸收氧(yang)，從(cong)(cong)600℃開始(shi)吸收氮(dan)。焊接區含有大(da)量的(de)空氣(qi)時(shi)，給鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金吸氣(qi)提(ti)供了(le)方便，在熔(rong)池凝固時(shi)，吸收的(de)氣(qi)體來(lai)不及全部逸出，殘(can)留(liu)在焊縫(feng)內部的(de)氣(qi)體就(jiu)形(xing)成了(le)氣(qi)孔。所(suo)以，在焊接環境中要使熔(rong)池和(he)焊縫(feng)金屬(shu)始(shi)終(zhong)處于惰性氣(qi)體保護(hu)中，避免形(xing)成氣(qi)孔。
三、不(bu)銹鋼-鈦雙金屬(shu)結構的(de)焊接工藝(yi)
1. 不銹鋼與鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合(he)金雙金屬結(jie)構
鈦與(yu)不銹鋼(gang)中的(de)(de)鐵、鉻(ge)、鎳(nie)形成多種(zhong)(zhong)(zhong)成分復(fu)雜的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)間化合(he)物，故用熔(rong)焊(han)(han)方(fang)法無法實現這兩種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)直(zhi)接焊(han)(han)接。但鈦可以(yi)(yi)與(yu)鋯、鉿、鈮、鉭、釩等(deng)五種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)相互固(gu)溶(rong)，可以(yi)(yi)進行(xing)焊(han)(han)接。而上述幾種(zhong)(zhong)(zhong)材(cai)料都很(hen)貴重，所(suo)以(yi)(yi)過渡段中用它們做成的(de)(de)過渡層很(hen)薄，例如(ru)，將(jiang)(jiang)一、二(er)種(zhong)(zhong)(zhong)中間金(jin)(jin)(jin)屬(shu)薄層軋制在鋼(gang)和鈦及其(qi)合(he)金(jin)(jin)(jin)之間（如(ru)鈦或(huo)鈦合(he)金(jin)(jin)(jin)-釩-銅-碳鋼(gang)或(huo)不銹鋼(gang)），用電子束焊(han)(han)接方(fang)法將(jiang)(jiang)過渡段同不銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）與(yu)鈦及其(qi)合(he)金(jin)(jin)(jin)進行(xing)焊(han)(han)接，其(qi)示意(yi)圖(tu)如(ru)圖(tu)5-39所(suo)示。
2. 不銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦復合板的(de)焊接工藝
a. 不銹鋼(gang)(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)(gang)）-鈦(tai)復(fu)合(he)板的(de)復(fu)層(ceng)(ceng)（鈦(tai)）厚(hou)度(du)一般為(wei)1.5～3.0mm，基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)的(de)厚(hou)度(du)為(wei)8～20mm。鈦(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)和鋼(gang)(gang)(gang)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)之間(jian)(jian)(jian)如果(guo)不加入中間(jian)(jian)(jian)金屬層(ceng)(ceng)，經加熱后(hou)會產生脆(cui)性(xing)層(ceng)(ceng)，使不銹鋼(gang)(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)(gang)）-鈦(tai)復(fu)合(he)板的(de)層(ceng)(ceng)間(jian)(jian)(jian)結(jie)合(he)強度(du)降低。因(yin)此，可在鈦(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)之間(jian)(jian)(jian)加入V、Nb或(huo)者V＋Cu等中間(jian)(jian)(jian)合(he)金層(ceng)(ceng)。
通過加(jia)入各種(zhong)中間(jian)(jian)合(he)金(jin)層軋制的鋼-鈦(tai)復合(he)板加(jia)熱(re)后的抗拉強(qiang)度(du)見表5-92。從表中可知，加(jia)入V作為(wei)中間(jian)(jian)層的效果最好。加(jia)雙金(jin)屬中間(jian)(jian)層(V+Cu或Nb+Cu)的結果并(bing)不(bu)好。因(yin)為(wei)Cu的熔(rong)點低，會形(xing)成(cheng)低熔(rong)點共晶(jing)體，從而使(shi)不(bu)銹(xiu)鋼（或碳(tan)鋼）-鈦(tai)復合(he)板的焊接工藝變(bian)得更復雜。
b. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊接(jie)主要(yao)采(cai)用下列(lie)兩種工藝：
第一(yi)種焊(han)接工藝是(shi)(shi)在(zai)焊(han)縫上加(jia)蓋板，對接接頭(tou)的(de)強度性(xing)能主(zhu)要靠基(ji)層鋼焊(han)縫來(lai)保(bao)證(zheng)，而加(jia)蓋板的(de)目的(de)是(shi)(shi)用(yong)來(lai)防(fang)止浸蝕(shi)性(xing)介質腐蝕(shi)焊(han)接接頭(tou)。在(zai)焊(han)縫和(he)蓋板之間填(tian)加(jia)的(de)填(tian)充材料，通(tong)常是(shi)(shi)Ag（Ag與(yu)Ti熔(rong)合(he)得很好）或熔(rong)點較(jiao)低(di)的(de)銀釬(han)料，也可以填(tian)充環氧樹脂型聚合(he)物。加(jia)填(tian)充材料的(de)目的(de)是(shi)(shi)提高接頭(tou)的(de)耐蝕(shi)性(xing)。焊(han)縫如(ru)圖5-40a所示(shi)(shi)的(de)單面焊(han)，也可以是(shi)(shi)如(ru)圖5-40b所示(shi)(shi)雙面焊(han)。
第(di)二種焊(han)接工藝(yi)是在(zai)鈦(tai)復層的(de)坡口中鑲入一層很薄(bo)的(de)難熔金屬(shu)襯片(pian)如圖5-41b，選(xuan)擇厚度(du)為(wei)0.1mm的(de)鈮(ni)箔或(huo)(huo)鉬箔等(deng)。焊(han)接不銹鋼(gang)（或(huo)(huo)碳(tan)鋼(gang)）-鈦(tai)復合板的(de)復層時(shi)，采用鎢(wu)極(ji)氬弧焊(han)，填加鈦(tai)焊(han)絲(si)(si)，鈦(tai)絲(si)(si)直徑(jing)取決于鈦(tai)復層的(de)厚度(du)及坡口形式。鎢(wu)極(ji)電弧在(zai)鈦(tai)絲(si)(si)和鎢(wu)極(ji)之間燃(ran)燒，不要(yao)使電弧直接作用在(zai)鈮(ni)箔上(shang)，焊(han)槍(qiang)應沿著鈦(tai)絲(si)(si)移動，鈦(tai)絲(si)(si)熔化結晶即形成不銹鋼(gang)（或(huo)(huo)碳(tan)鋼(gang)）-鈦(tai)復合板的(de)焊(han)縫。這種焊(han)接工藝(yi)可(ke)以加蓋(gai)板，也可(ke)以不加蓋(gai)板。
因為(wei)鈮的(de)熔(rong)點高，鎢(wu)極電弧又不直接作用在鈮箔(bo)上，所以只有(you)很少部分鈮被熔(rong)化。這樣防止了(le)鋼(gang)與鈦的(de)相(xiang)互(hu)熔(rong)合，可以有(you)效地防止界面處脆(cui)性相(xiang)的(de)形成。
