Титаново заваряване
Титанът се отличава с високата си якост (267–337 MPa) с плътност 4,5 g/cm 3 и температури до 450–500 ° С, висока устойчивост на корозия в много корозивни среди. Титановите сплави с примеси от легиращи елементи (алуминий, хром, манган, ванадий, калай и др.) Имат още по-голяма якост (до 1000–1400 МРа) с достатъчна пластичност и са широко използвани като структурен материал за корабостроенето и машиностроенето, авиационно и ракетно инженерство, приборостроене, химическо инженерство, както и в други отрасли.
Титанът има една от двете основни стабилни фази (алотропни модификации), характеризиращи се със структурата на кристалната решетка:
- α-титан с хексагонална кристална решетка (финозърнеста структура) при температури до 882 ° С;
- β-титан с телесно центрирана кристална решетка (грубозърнеста структура) при температури над 882 ° С.
При температура от 882 ° C титанът променя структурата на кристалната решетка от една в друга (настъпва полиморфна трансформация).
Редица легиращи елементи и примеси т.нар α-стабилизатори (алуминий, азот, калай, кислород и др.), повишават температурата на полиморфната трансформация на титан и по този начин стабилизират а-фазата и разширяват областта на а-титана. Легиращи елементи, наречени β-стабилизатори (хром, молибден, ванадий, манган), допринасят за запазването на β-титан с намаляваща температура. В зависимост от състава на легиращите компоненти титановите сплави конвенционално се разделят на α-сплави, β-сплави и α + β-сплави (вижте снимката по-долу).
Рисуване. Зависимост на структурата на титановата сплав от температурата и съдържанието на легиращи елементи
ДА СЕ α-сплави включват технически титан VT1, както и сплави VT5 и VT5-1. Те са пластични, не се втвърдяват при термична обработка и имат добра заваряемост.
Към двуфазна α + β-сплави включват сплави OT4, VT3, VT4, VT6, VT8, VT14. Двуфазните сплави с малко количество β-стабилизатори (например OT4 сплави) не се втвърдяват термично и се заваряват добре и сплави, при които β-структурата може да се запази при охлаждане до стайна температура (например сплави VT6 и VT14 ) са термично втвърдени и заварени по-лошо. Благодарение на термичната обработка (закаляване и изкуствено стареене), тяхната якост може да бъде увеличена до 1400 МРа със задоволителна пластичност.
Β -фазни сплави, например VT15, се втвърдяват чрез термична обработка и се заваряват по-лошо. Те са склонни към растеж на зърната и студено напукване.
Трудности при заваряване на титан и разтвори
Основните трудности при заваряването на титан се дължат на високата му химическа активност по отношение на газове (кислород, азот, водород) по време на нагряване и топене.
При стайна температура титанът взаимодейства с кислород, стабилизиране на α-фазата, съгласно реакцията Ti + O2 = TiO2 с образуване на повърхностен слой с висока твърдост - алфиниран слой - който предпазва титана от по-нататъшно окисляване. Когато се нагрява до температура от 350 ° C и по-висока, титанът активно абсорбира кислорода, образувайки различни оксиди (от Ti6O до TiO2) с висока твърдост, якост и ниска пластичност. Докато се окислява, оксидният филм променя цвета си от жълто-златист до тъмно лилав, превръщайки се в бял. Тези цветове в зоната на топлинно въздействие характеризират качеството на металната защита по време на заваряване.