钢、钛及钛合金组合的熔焊焊接性分析

仍然以铁与钛二元合金相图作为分析钢与钛及钛合金组合熔焊焊接性的首选工具，来讨论异种金属的熔焊焊接性特点。图3-18显示了铁与钛二元合金相图。

图3-18 铁与钛二元合金相图

钛只能与很少几种稀有金属如Zr、Hf、Nb、Ta、V等无限固溶，易于实现直接熔焊。而钛几乎与所有常用金属都会形成金属间化合物，而金属间化合物晶体存在共价键，且晶体结构复杂，对称性差，滑移系数小，位借运动困难。因此大多数金属间化合物具有脆性，从而引起焊缝脆化。由图3-18可知，铁在钛中的溶解度非常低，只有0.1%（质量分数），若超过此极限会形成TiFe及TiFe₂等金属间化合物，使焊缝严重脆化。所以不能够进行铁与钛的直接焊接，钛也不能与铜、铝、镍、钴等常用金属中的任何一种进行直接焊接，而常常需要采用间接焊接的方法，即采用过渡段进行焊接法，否则无法避免焊缝脆化。

如果可能改变接头的结构，建议采用压焊或钎焊方法进行钢与钛及钛合金组合的异种金属焊接，以避免脆化的产生。(www.xing528.com)

根据钛及钛合金同种金属焊接性特点以及Fe-Ti二元合金相图判断，钢与钛的异种金属熔焊焊接特点如下：

1）由于铁在钛中的溶解度极低，不存在无限固溶区域，因此，焊缝产生金属间脆性化合物，不能直接进行熔焊，而必须采用间接焊接法，间接焊接法是一种加过渡层的、高成本的、工艺复杂的方法。

2）即使采用间接焊接法，在钛及钛合金一侧热影响区，由于加热而产生“间隙元素沾污脆化和大量气孔的产生”，必须采取严格的保护措施和焊前清理才能避免。再加上钛及钛合金的导热性差（热导率只有钢的1/4），容易发生变形，所以焊接方法选择时，不能采用传统的熔焊方法（如焊条电弧焊、埋弧焊、MAG焊等），只能采用TIG焊、等离子弧焊或真空电子束焊等熔焊方法。焊缝热影响区的正面、背面都得进行氩气保护，如采取氩气拖罩等。对于结构复杂的，还常常采用整体结构在充满氩气的密封箱中或真空箱中进行电子束焊。

3）尽管钛及钛合金同种金属相对焊接性有A、B、C级的难易程度，但钢与钛及钛合金的异种金属熔焊，则属于焊接性较差（C级）的组合，因为需要特殊的焊接设备和极其复杂的工艺措施。