一、鈦及鈦合金的特點

  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(yōu)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(yè)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采用爆炸法，其分類見表5-90，其力學性能見表5-91。

二、不銹鋼（或碳鋼）-鈦及鈦合金的焊接性

  不銹鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合金焊接時，焊縫中易形成金屬間化合物（TiFe、TiFe2等），焊接接頭塑性急劇下降而脆性大大提高。

隨著溫度的升高，鈦及鈦合金的吸氣（如氧、氫、氮）能力明顯提高。鈦從250℃開始吸收氫，從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮。焊接區(qū)含有大量的空氣時，給鈦及鈦合金吸氣提供了方便，在熔池凝固時，吸收的氣體來不及全部逸出，殘留在焊縫內部的氣體就形成了氣孔。所以，在焊接環(huán)境中要使熔池和焊縫金屬始終處于惰性氣體保護中，避免形成氣孔。

三、不銹鋼-鈦雙金屬結構的焊接工藝

 1. 不銹鋼與鈦及鈦合金雙金屬結構

   鈦與不銹鋼中的鐵、鉻、鎳形成多種成分復雜的金屬間化合物，故用熔焊方法無法實現這兩種金屬直接焊接。但鈦可以與鋯、鉿、鈮、鉭、釩等五種金屬相互固溶，可以進行焊接。而上述幾種材料都很貴重，所以過渡段中用它們做成的過渡層很薄，例如，將一、二種中間金屬薄層軋制在鋼和鈦及其合金之間（如鈦或鈦合金-釩-銅-碳鋼或不銹鋼），用電子束焊接方法將過渡段同不銹鋼（或碳鋼）與鈦及其合金進行焊接，其示意圖如圖5-39所示。

 2. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊接工藝

   a. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的復層（鈦）厚度一般為1.5～3.0mm，基層的厚度為8～20mm。鈦復層和鋼基層之間如果不加入中間金屬層，經加熱后會產生脆性層，使不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的層間結合強度降低。因此，可在鈦復層與鋼基層之間加入V、Nb或者V＋Cu等中間合金層。

   通過加入各種中間合金層軋制的鋼-鈦復合板加熱后的抗拉強度見表5-92。從表中可知，加入V作為中間層的效果最好。加雙金屬中間層(V+Cu或Nb+Cu)的結果并不好。因為Cu的熔點低，會形成低熔點共晶體，從而使不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊接工藝變得更復雜。

  b. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊接主要采用下列兩種工藝：

   第一種焊接工藝是在焊縫上加蓋板，對接接頭的強度性能主要靠基層鋼焊縫來保證，而加蓋板的目的是用來防止浸蝕性介質腐蝕焊接接頭。在焊縫和蓋板之間填加的填充材料，通常是Ag（Ag與Ti熔合得很好）或熔點較低的銀釬料，也可以填充環(huán)氧樹脂型聚合物。加填充材料的目的是提高接頭的耐蝕性。焊縫如圖5-40a所示的單面焊，也可以是如圖5-40b所示雙面焊。

   第二種焊接工藝是在鈦復層的坡口中鑲入一層很薄的難熔金屬襯片如圖5-41b，選擇厚度為0.1mm的鈮箔或鉬箔等。焊接不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的復層時，采用鎢極氬弧焊，填加鈦焊絲，鈦絲直徑取決于鈦復層的厚度及坡口形式。鎢極電弧在鈦絲和鎢極之間燃燒，不要使電弧直接作用在鈮箔上，焊槍應沿著鈦絲移動，鈦絲熔化結晶即形成不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊縫。這種焊接工藝可以加蓋板，也可以不加蓋板。

  因為鈮的熔點高，鎢極電弧又不直接作用在鈮箔上，所以只有很少部分鈮被熔化。這樣防止了鋼與鈦的相互熔合，可以有效地防止界面處脆性相的形成。