一、鈦及鈦合金(jin)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(ban)復合方式大多采用爆炸法(fa)，其(qi)分類見表5-90，其(qi)力學性能(neng)見表5-91。
二、不(bu)銹鋼（或(huo)碳鋼）-鈦及(ji)鈦合金的(de)焊接性
不(bu)銹鋼（或碳鋼）與鈦(tai)及鈦(tai)合(he)金焊(han)接(jie)時，焊(han)縫中(zhong)易(yi)形成金屬間(jian)化合(he)物（TiFe、TiFe2等），焊(han)接(jie)接(jie)頭塑性(xing)急劇下降而脆性(xing)大大提高。
隨著溫度(du)的(de)(de)升高(gao)，鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金的(de)(de)吸氣(qi)（如氧(yang)、氫、氮）能力明顯提(ti)高(gao)。鈦(tai)從250℃開始(shi)吸收(shou)氫，從400℃開始(shi)吸收(shou)氧(yang)，從600℃開始(shi)吸收(shou)氮。焊(han)接(jie)區含有大量(liang)的(de)(de)空氣(qi)時，給鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金吸氣(qi)提(ti)供了方便，在熔(rong)池凝固(gu)時，吸收(shou)的(de)(de)氣(qi)體(ti)來不及(ji)全部(bu)逸出，殘留在焊(han)縫內部(bu)的(de)(de)氣(qi)體(ti)就形(xing)成了氣(qi)孔。所以，在焊(han)接(jie)環境中要使熔(rong)池和焊(han)縫金屬始(shi)終處于惰性(xing)氣(qi)體(ti)保護中，避免形(xing)成氣(qi)孔。
三、不(bu)銹鋼-鈦雙金屬結構(gou)的焊接(jie)工藝
1. 不(bu)銹鋼與(yu)鈦及鈦合(he)金雙金屬(shu)結構
鈦(tai)與(yu)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的鐵(tie)、鉻、鎳形成(cheng)(cheng)多(duo)種(zhong)(zhong)(zhong)成(cheng)(cheng)分復雜的金(jin)屬間化合(he)物，故用(yong)熔焊(han)方法無法實現這兩種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬直(zhi)接(jie)焊(han)接(jie)。但鈦(tai)可以與(yu)鋯、鉿(jia)、鈮、鉭、釩等五種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬相互固溶，可以進行焊(han)接(jie)。而上述(shu)幾種(zhong)(zhong)(zhong)材料都很(hen)貴重，所以過渡(du)段中(zhong)(zhong)用(yong)它們做(zuo)成(cheng)(cheng)的過渡(du)層很(hen)薄(bo)，例(li)如，將一、二種(zhong)(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)間金(jin)屬薄(bo)層軋(ya)制在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)和鈦(tai)及其合(he)金(jin)之間（如鈦(tai)或鈦(tai)合(he)金(jin)-釩-銅-碳鋼(gang)(gang)(gang)或不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)），用(yong)電子束(shu)焊(han)接(jie)方法將過渡(du)段同不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)(gang)）與(yu)鈦(tai)及其合(he)金(jin)進行焊(han)接(jie)，其示(shi)意圖如圖5-39所示(shi)。
2. 不銹鋼（或碳(tan)鋼）-鈦復合板(ban)的焊接工藝
a. 不銹(xiu)鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復合(he)(he)板(ban)的(de)(de)復層(ceng)(ceng)（鈦(tai)）厚(hou)度一般為(wei)1.5～3.0mm，基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)厚(hou)度為(wei)8～20mm。鈦(tai)復層(ceng)(ceng)和鋼(gang)基(ji)層(ceng)(ceng)之間如果不加(jia)入中間金屬(shu)層(ceng)(ceng)，經(jing)加(jia)熱后(hou)會產(chan)生脆性層(ceng)(ceng)，使不銹(xiu)鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復合(he)(he)板(ban)的(de)(de)層(ceng)(ceng)間結(jie)合(he)(he)強度降(jiang)低。因此，可在鈦(tai)復層(ceng)(ceng)與鋼(gang)基(ji)層(ceng)(ceng)之間加(jia)入V、Nb或者V＋Cu等中間合(he)(he)金層(ceng)(ceng)。
通過加(jia)入(ru)各種(zhong)中間(jian)合(he)金層軋制(zhi)的(de)鋼(gang)(gang)-鈦復(fu)合(he)板(ban)加(jia)熱(re)后(hou)的(de)抗拉(la)強度見(jian)表(biao)5-92。從表(biao)中可(ke)知，加(jia)入(ru)V作為(wei)中間(jian)層的(de)效果最好。加(jia)雙金屬中間(jian)層(V+Cu或Nb+Cu)的(de)結果并不好。因為(wei)Cu的(de)熔(rong)(rong)點低(di)(di)，會形(xing)成低(di)(di)熔(rong)(rong)點共晶體(ti)，從而使不銹鋼(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)）-鈦復(fu)合(he)板(ban)的(de)焊(han)接工藝變得更復(fu)雜。
b. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊接主要采用下列兩(liang)種工藝：
第一種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝是在(zai)焊(han)(han)(han)縫上(shang)加蓋板(ban)(ban)，對接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)強(qiang)度(du)性能主要(yao)靠基層鋼焊(han)(han)(han)縫來保(bao)證，而(er)加蓋板(ban)(ban)的(de)(de)目的(de)(de)是用來防止浸(jin)蝕性介質腐蝕焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)。在(zai)焊(han)(han)(han)縫和蓋板(ban)(ban)之間(jian)填(tian)加的(de)(de)填(tian)充(chong)(chong)材料(liao)，通常(chang)是Ag（Ag與Ti熔合得很好）或熔點較低的(de)(de)銀釬(han)料(liao)，也可以(yi)填(tian)充(chong)(chong)環(huan)氧(yang)樹脂型聚合物(wu)。加填(tian)充(chong)(chong)材料(liao)的(de)(de)目的(de)(de)是提(ti)高接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)耐蝕性。焊(han)(han)(han)縫如(ru)圖5-40a所示的(de)(de)單面焊(han)(han)(han)，也可以(yi)是如(ru)圖5-40b所示雙面焊(han)(han)(han)。
第二種焊接(jie)(jie)工(gong)藝是在(zai)鈦復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)坡口中鑲入一層(ceng)(ceng)(ceng)很(hen)薄的(de)(de)難熔金屬襯片(pian)如圖5-41b，選(xuan)擇(ze)厚度(du)為(wei)0.1mm的(de)(de)鈮(ni)箔(bo)或(huo)鉬(mu)箔(bo)等。焊接(jie)(jie)不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦復(fu)(fu)合板(ban)的(de)(de)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)時，采用鎢(wu)極(ji)(ji)(ji)氬弧(hu)焊，填(tian)加鈦焊絲(si)(si)(si)(si)，鈦絲(si)(si)(si)(si)直徑取(qu)決于鈦復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)厚度(du)及坡口形式。鎢(wu)極(ji)(ji)(ji)電弧(hu)在(zai)鈦絲(si)(si)(si)(si)和鎢(wu)極(ji)(ji)(ji)之間燃燒，不(bu)要使電弧(hu)直接(jie)(jie)作用在(zai)鈮(ni)箔(bo)上，焊槍(qiang)應沿著(zhu)鈦絲(si)(si)(si)(si)移動(dong)，鈦絲(si)(si)(si)(si)熔化結晶(jing)即形成不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦復(fu)(fu)合板(ban)的(de)(de)焊縫(feng)。這(zhe)種焊接(jie)(jie)工(gong)藝可以加蓋板(ban)，也(ye)可以不(bu)加蓋板(ban)。
因(yin)為鈮的(de)熔點高，鎢極電弧又不直(zhi)接作用在鈮箔上，所以只有很少部(bu)分(fen)鈮被熔化。這樣防(fang)止(zhi)了鋼(gang)與鈦的(de)相互熔合，可以有效地防(fang)止(zhi)界面處脆性相的(de)形(xing)成。
