一、鈦及鈦合(he)金的特(te)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(gang)（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(bu)銹鋼-鈦(tai)復(fu)合板復(fu)合方式大多(duo)采用爆炸法(fa)，其(qi)分(fen)類(lei)見表5-90，其(qi)力學(xue)性能見表5-91。
二、不(bu)銹鋼（或碳鋼）-鈦及鈦合金的(de)焊接性(xing)
不銹鋼（或碳鋼）與鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金(jin)焊(han)接時，焊(han)縫中易形成(cheng)金(jin)屬間化合物（TiFe、TiFe2等），焊(han)接接頭塑(su)性急劇(ju)下降而(er)脆(cui)性大(da)大(da)提高。
隨著溫度的升高，鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)的吸氣(qi)(qi)（如氧(yang)、氫、氮）能力明(ming)顯提高。鈦(tai)從250℃開始(shi)吸收氫，從400℃開始(shi)吸收氧(yang)，從600℃開始(shi)吸收氮。焊(han)接(jie)區含有大(da)量的空氣(qi)(qi)時(shi)，給鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)吸氣(qi)(qi)提供(gong)了方便，在熔(rong)池凝固時(shi)，吸收的氣(qi)(qi)體(ti)來不及(ji)全部逸出，殘留在焊(han)縫內部的氣(qi)(qi)體(ti)就形成(cheng)了氣(qi)(qi)孔。所(suo)以，在焊(han)接(jie)環境中(zhong)要使熔(rong)池和焊(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬始(shi)終處于(yu)惰性(xing)氣(qi)(qi)體(ti)保(bao)護中(zhong)，避(bi)免(mian)形成(cheng)氣(qi)(qi)孔。
三、不銹鋼-鈦雙(shuang)金屬結構的焊接工藝
1. 不銹鋼與鈦及鈦合(he)金雙金屬結構(gou)
鈦(tai)與不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)鐵、鉻、鎳形成多種(zhong)成分復(fu)雜的(de)金(jin)屬(shu)(shu)間化合(he)物，故用(yong)熔焊方法無法實現(xian)這兩種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)直接焊接。但鈦(tai)可以與鋯、鉿(jia)、鈮、鉭、釩等五(wu)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)相(xiang)互固溶，可以進行(xing)焊接。而上述幾種(zhong)材料(liao)都(dou)很貴重，所以過渡段(duan)中(zhong)用(yong)它們做成的(de)過渡層很薄，例如(ru)，將(jiang)一、二種(zhong)中(zhong)間金(jin)屬(shu)(shu)薄層軋制(zhi)在鋼(gang)(gang)(gang)和鈦(tai)及其(qi)(qi)合(he)金(jin)之間（如(ru)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)電子束焊接方法將(jiang)過渡段(duan)同不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)(gang)）與鈦(tai)及其(qi)(qi)合(he)金(jin)進行(xing)焊接，其(qi)(qi)示意(yi)圖如(ru)圖5-39所示。
2. 不銹鋼(gang)（或碳(tan)鋼(gang)）-鈦復(fu)合板的焊接工(gong)藝
a. 不銹(xiu)鋼(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)）-鈦(tai)復(fu)合(he)板的復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)（鈦(tai)）厚(hou)度(du)一般為1.5～3.0mm，基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的厚(hou)度(du)為8～20mm。鈦(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和鋼(gang)(gang)基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)之間如果不加(jia)入(ru)(ru)中(zhong)間金屬層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，經(jing)加(jia)熱后會產生脆性層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，使不銹(xiu)鋼(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)）-鈦(tai)復(fu)合(he)板的層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)間結合(he)強度(du)降低。因此，可在鈦(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)鋼(gang)(gang)基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)之間加(jia)入(ru)(ru)V、Nb或者V＋Cu等中(zhong)間合(he)金層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。
通過加入(ru)各種中(zhong)(zhong)間(jian)合(he)金層軋(ya)制的(de)鋼-鈦復合(he)板(ban)(ban)加熱后的(de)抗(kang)拉強度見表5-92。從表中(zhong)(zhong)可知，加入(ru)V作為中(zhong)(zhong)間(jian)層的(de)效果最(zui)好。加雙金屬中(zhong)(zhong)間(jian)層(V+Cu或Nb+Cu)的(de)結果并不(bu)好。因(yin)為Cu的(de)熔點低，會形成低熔點共晶體，從而使不(bu)銹鋼（或碳鋼）-鈦復合(he)板(ban)(ban)的(de)焊接工藝變得(de)更復雜。
b. 不(bu)銹(xiu)鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合板的(de)焊接主要采(cai)用(yong)下列兩(liang)種工(gong)藝(yi)：
第(di)一種焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝是(shi)在(zai)焊(han)(han)縫(feng)(feng)上加蓋板，對接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)強度性能(neng)主(zhu)要靠基(ji)層鋼焊(han)(han)縫(feng)(feng)來保(bao)證(zheng)，而加蓋板的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是(shi)用來防止浸蝕性介質(zhi)腐蝕焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭。在(zai)焊(han)(han)縫(feng)(feng)和蓋板之間填(tian)加的(de)(de)(de)(de)填(tian)充材料，通常是(shi)Ag（Ag與(yu)Ti熔合得很好）或熔點較低的(de)(de)(de)(de)銀(yin)釬料，也可以(yi)填(tian)充環氧(yang)樹脂型聚合物。加填(tian)充材料的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是(shi)提高接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性。焊(han)(han)縫(feng)(feng)如圖5-40a所(suo)(suo)示的(de)(de)(de)(de)單面焊(han)(han)，也可以(yi)是(shi)如圖5-40b所(suo)(suo)示雙面焊(han)(han)。
第二種焊(han)(han)接工藝是在鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)(fu)(fu)層的坡口(kou)中(zhong)鑲入一層很(hen)薄的難(nan)熔金屬襯片(pian)如(ru)圖5-41b，選擇厚(hou)度為0.1mm的鈮箔(bo)或(huo)鉬(mu)箔(bo)等(deng)。焊(han)(han)接不(bu)銹鋼（或(huo)碳(tan)鋼）-鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)(fu)(fu)合板(ban)的復(fu)(fu)(fu)(fu)層時，采(cai)用鎢(wu)(wu)極氬(ya)弧焊(han)(han)，填加鈦(tai)(tai)(tai)焊(han)(han)絲，鈦(tai)(tai)(tai)絲直(zhi)徑(jing)取(qu)決于(yu)鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)(fu)(fu)層的厚(hou)度及坡口(kou)形式。鎢(wu)(wu)極電(dian)弧在鈦(tai)(tai)(tai)絲和鎢(wu)(wu)極之間燃燒，不(bu)要使(shi)電(dian)弧直(zhi)接作(zuo)用在鈮箔(bo)上(shang)，焊(han)(han)槍應沿著鈦(tai)(tai)(tai)絲移動，鈦(tai)(tai)(tai)絲熔化結晶即(ji)形成不(bu)銹鋼（或(huo)碳(tan)鋼）-鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)(fu)(fu)(fu)合板(ban)的焊(han)(han)縫。這種焊(han)(han)接工藝可以(yi)(yi)加蓋(gai)板(ban)，也可以(yi)(yi)不(bu)加蓋(gai)板(ban)。
因為鈮(ni)的(de)熔點高，鎢極電(dian)弧又(you)不直(zhi)接作(zuo)用(yong)在(zai)鈮(ni)箔(bo)上，所以只有很少部分鈮(ni)被熔化。這(zhe)樣防止了鋼(gang)與鈦(tai)的(de)相(xiang)互熔合，可以有效地防止界面處脆性相(xiang)的(de)形成。
