钢和钛合金怎么连接

⑴ 哪种焊锡可以焊接钛合金

共晶焊锡可以焊接钛合金。

共晶焊锡的熔点是183度，当锡的含量高于63%，溶化温度升高，强度降低。当锡的含量少于10%时，焊接强度差，接头发脆，焊料润滑能力变差。

最理想的是共晶焊锡，在共晶温度下，焊锡由固体直接变成液体，无需经过半液体状态，共晶焊锡的熔化温度比非共晶焊锡的低，这样就减少了被焊接的元件受损坏的机会，同时由于共晶焊锡由液体直接变成固体，也减少了虚焊现象，所以共晶焊锡应用得非常的广泛。

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钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。

因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

⑵ 钛合金和不锈钢怎么焊接

1
钛及
钛合金
/
不锈钢
的焊接性分析
1.1
钛及钛合金的焊接性
钛及钛合金的
化学
活性大，400℃以上时即使在
固态
情况下也极易被空气、水分、
油脂
、
氧化皮
等污染，吸收O、N、H、C等，使
焊接接头
的
塑性
及
冲击韧度
下降，并易引起气孔；其熔点高、热容量小、
热导率
小的特点，使焊接接头易产生过热组织，
晶粒
变得粗大，特别是
β钛合金
，易引起塑性降低；溶解于钛中的氢在320℃时和钛会发生共析转变，析出TiH
，
引起金属塑性和冲击韧度的降低，同时发生
体积
膨胀而引起较大的
应力
，严重时会导致冷裂纹产生；氢在钛中的
溶解度
随温度升高而下降，焊接时沿
熔合线
附近加热温度高，会引起氢
的析出，因此气孔常在熔合线附近形成；钛及钛合金的
弹性模量
相对较小所以焊接残余变形较大，并且焊后变形的矫正也较为困难。
1.2
不锈钢的焊接性
由于不锈钢本身所具有的
特性
，与普碳钢相比不锈钢的焊接及切割有其特殊性，更易在其焊接接头及其热影响区（HAZ）产生各种缺陷。焊接时要特别注意不锈钢的
物理性质
。马
氏体型不锈钢进行焊接时，由于热影响区中被加热到
相变点
以上的区域内发生a-r（M）相变，因此存在
低温脆性
、低温
韧性
恶化、伴随硬化产生的
延展性
下降等问题。一般来讲铁素
体型不锈钢有475℃脆化、700~800℃长时间加热下发生
σ相脆性
、夹杂物和晶粒粗化引起的脆化、低温脆化、
碳化物
析出引起
耐蚀性
下降以及
高合金钢
中易发生的
延迟裂纹
等问题。奥
氏体型不锈钢一般具有良好的
焊接性能
，但其中镍、钼
含量
高的高合金不锈钢进行焊接时易产生
高温
裂纹。另外还易发生σ相脆化，在
铁素体
生成元素的作用下生成的铁素体易引起低
温脆化，以及耐蚀性下降和
应力腐蚀裂纹
等缺陷。经焊接后，焊接接头的
力学性能
一般良好，但当在热影响区中的
晶界
上有铬的碳化物时极易生成贫铬层，而贫铬层的出现在使用过程
中易产生
晶间腐蚀
。
双相不锈钢
的
焊接裂纹
敏感性较低，但在热影响区内铁素体含量的增加会使晶间腐蚀敏感性提高，因此可造成耐蚀性降低及低温韧性恶化等问题。
1.3
钛及钛合金与不锈钢的综合焊接性
钛及钛合金与不锈钢的
物理
和
化学性能
差异显著，连接时易在接头处形成
脆性
相和较大的
内应力
，导致接头极易开裂，而且在
密度
、比热、
线膨胀系数
、
导热系数
等
物理性能
和力
学性能上均有较大差异，必然会降低钛及钛合金/钢连接的
牢固性
，即使在固态连接方法下，由于线膨胀系数差别较大，也会在焊接接头中引起较大焊接的
残余应力
，降低接头性能。钛
的化学活性强，在高温下，对氧、氮、氢具有较高的化学亲和力，易形成脆性
化合物
，使
强度
显著提高，而塑性和韧性急剧下降，显著地增加
脆性断裂
倾向及裂纹形成。钛还易与许多其它
金属
形成
金属间化合物
，钛与铁易形成金属间化合物TiFe和TiFe
。钛/钢焊接时，由于钢中存在的Ni、Cr、C等
元素也能与Ti形成TiNi、TiNi、TiNi、TiCr、TiC等多种金属间化合物脆性相,使
焊缝
更脆，性能进一步降低。

⑶ 双相钢和钛的区别

双相钢又称复相钢。由马氏体、奥氏体或贝氏体与铁素体基体两相组织构成的钢。钛合金密度低,只有为4.5克/立方厘米,是钢的60%左右。 双相钢设备，双相钢焊接可能会造成氢致裂纹，焊后一般会检查焊缝硬度来判断焊接的质量。

双相钢的焊接方法

电子束焊和等离子弧焊因线能量过高，会使焊缝金属和HTHAZ晶粒粗大，韧性降低，一般不使用。而电渣焊、熔化极亚弧焊（GMAW，MIG）、埋弧焊（SAW）、在使用上也受到限制。

双相不锈钢常用的焊接方法有手工电弧焊（SMAW)和钨极氩弧焊（GTAW)两种。手工电弧焊适用于全方位的焊接，通用性和灵活性较好，是简便易行、大量使用的方法。钨极氩弧焊通常用于管接头的根部焊道，或用于管道的自动焊接，也常用于薄板或管和管板接头的焊接。

此方法能保证焊件有很好的力学性能，尤其是低温韧性。但是，即使是自动焊，神经质熔敷效率也较低。

通常采用纯Ar或98％Ar+2％N2作为保护气体，在单面焊双面成型焊接时，不论采用何种接头形式，背面保护气体（根气）是必要的，通常采用纯Ar或98％Ar+2％N2。习惯性采用多层焊，多道次和低熔敷率的焊接方法。

⑷ 钛和不锈钢能焊接在一起吗

钛和不锈钢能焊，但不能用焊条来焊。

钛和不锈钢焊接采用的方法有：爆炸焊、摩擦焊、钎焊、闪光对焊、扩散焊。

钛和钛合金与不锈钢焊接的主要难点是：

1、熔点差距大，约150℃，会造成Fe流失，合金元素烧损或蒸发，使焊接接头难以焊合；

2、铁与钛极易生成金属间化合物，如TiFe、TiFe2、Ti2Fe等，另外不锈钢中的合金元素铬和镍也能够与钛形成脆性的金属间化合物，同时钛还是强碳化物形成元素，与钢中的碳会化合形成形成脆性的TiC。

钛、铁、铬和镍之间还可能形成多元复合脆性金属间化合物，由于金属间化合物具有较大的脆性使接头脆化，在焊接应力的作用下容易导致焊缝产生裂纹甚至断裂，导致接头的塑性和高温性能变差。

3、 二者热导率、比热容和线膨胀系数的差异大，导致焊缝晶粒粗大，焊接变形大。

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焊接通过下列三种途径达成接合的目的：

1、熔焊——加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助，它是适合各种金属和合金的焊接加工，不需压力。

2、压焊——焊接过程必须对焊件施加压力，属于各种金属材料和部分金属材料的加工。

3、钎焊——采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件。适合于各种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。

⑸ 纯钛和不锈钢焊接用什么焊接材料

钛和钛合金与不锈钢焊接的主要难点是：1.熔点差距大，约150℃，会造成Fe流失,合金元素烧损或蒸发，使焊接接头难以焊合；2.铁与钛极易生成金属间化合物，如TiFe、TiFe2、Ti2Fe等，另外不锈钢中的合金元素铬和镍也能够与钛形成脆性的金属间化合物，同时钛还是强碳化物形成元素，与钢中的碳会化合形成形成脆性的TiC。钛、铁、铬和镍之间还可能形成多元复合脆性金属间化合物，由于金属间化合物具有较大的脆性使接头脆化，在焊接应力的作用下容易导致焊缝产生裂纹甚至断裂，导致接头的塑性和高温性能变差。3. 二者热导率、比热容和线膨胀系数的差异大，导致焊缝晶粒粗大，焊接变形大。
目前，钛和钛合金与不锈钢焊接采用的方法有：爆炸焊、摩擦焊、钎焊、闪光对焊、扩散焊。
爆炸焊连接钛／钢的接头强度较高，实现了接头的“等强度性”，目前已应用于实际生产中。但是界面处形成TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相，削弱了接头的塑性，而且接头的热稳定性较差，焊接变形大，不适合用来焊接引带。
钛和钛合金与不锈钢的钎焊需要在真空或氩气保护下进行，主要是用来焊接精密的、微型或结构复杂的焊件。另外，钎焊接头比母材的强度要低得多，不适合在负载较大的环境下工作。
闪光对焊在接头型式上搭接焊接，可以满足接头强度要求，但是对轧辊伤害非常大。
有人选用13um镍箔作为钛／不锈钢的中间层过渡金属，在850℃、10～20 MPa、10～15 min时进行扩散连接，其接头抗拉强度可达380MPa，剪切强度可达146 MPa，且构件无明显变形；也有人对TA17和321不锈钢进行脉冲加压扩散连接：连接温度T＝875℃、脉冲压力P＝8～50MPa、脉冲次数N＝30次、脉冲频率f=0.5Hz、脉冲前保温时间t1=0s、脉冲后保温时间t2=120s，强度达到321MPa。过渡层也可选用钒一铜双层过渡金属，因为铜是非碳化物形成元素，而且铜与钒以及铁、铬、镍之间均不形成金属间化合物，在连接温度900℃，连接压力10 MPa，焊接时间20min时，接头强度可高达540 MPa，低匹配的铜的厚度对接头强度影响较大，必须选择合适的铜层厚度，一般在20～30um。但是钛和钛合金与不锈钢扩散焊时需真空或者氩气保护，不适合板/卷材对焊。
摩擦焊焊接钛／钢能获得拉伸、疲劳强度均较高的接头，但接头的弯曲塑性和冲击韧性较差，而且摩擦焊时的变形量较大，摩擦焊工件截面大小有限，主要是用于有夹持端的轴杆焊接。其中搅拌摩擦焊已成为镁合金、锌合金、铜合金、铅合金以及铝基复合材料等材料的板状对接或搭接的连接的优先选择焊接方法；目前，搅拌摩擦焊成功地实现了不锈钢、钛合金甚至高温合金的优质连接，但主要还是处于研究阶段。不锈钢搅拌摩擦焊一个重要的难点是确定不锈钢搅拌摩擦焊摩擦头的材料。不锈钢搅拌摩擦焊摩擦头材料要求在1000℃或更高温度下具有好的耐磨性和韧性。国外对不锈钢搅拌摩擦焊的系统研究还不是很多，只是对304不锈钢进行初步的研究。 在国内，兰州理工大学对不锈钢搅拌摩擦焊进行了探索性研究，采用搅拌摩擦焊工艺对3mm厚304不锈钢板进行了对接焊接。制定了正确的焊接工艺，并且获得了优质的焊接接头析。工艺是：旋转速度：400～700rpm；焊接速度：45～-80mm/min；旋转速度与焊接速度之比：0.09～0.12；预热时间：8～12s。目前没有发现用于钛合金和不锈钢焊接的搅拌摩擦焊，我认为主要是钛在1000℃以下温度时就会严重吸氧。

⑹ 钛合金的焊接

目前针对TC4钛合金，多采用氩弧焊或等离子弧焊进行焊接加工，但该两种方法均需填充焊接材料，由于保护气氛、纯度及效果的限制，带来接头含氧量增加，强度下降，且焊后变形较大。采用电子束焊接和激光束焊接，研究了TC4钛合金的焊接工艺性，实现该种材料的精密焊接。

(1) 焊缝气孔倾向。焊缝中的气孔是焊接钛合金最普遍的缺陷，存在于被焊金属电弧区中的氢和氧是产生气孔的主要原因。TC4钛合金电子束焊接，其焊缝中气孔缺陷很少。为此，着重就激光焊接焊缝中形成气孔的工艺因素进行研究。

由试验结果可以看出，激光焊接时焊缝中的气孔与焊缝线能量有较密切关系，若焊接线能量适中，焊缝内只有极少量气孔、甚至无气孔，线能量过大或过小均会导致焊缝中出现严重的气孔缺陷。此外，焊缝中是否有气孔缺陷还与焊件壁厚有一定关系，比较试样试验结果可看出，随着焊接壁厚的增加，焊缝中出现气孔的概率增加。

(2) 焊缝内部质量。利用平板对接试样，采用电子束焊接和激光焊接来考察焊缝内部质量，经理化检测，焊缝内部质量经X射线探伤，达GB3233-87 II级要求，焊缝表面和内部均无裂纹出现，焊缝外观成型良好，色泽正常。

(3) 焊深及其波动情况。钛合金作为工程构件使用，对焊深有一定要求，否则不能满足构件强度要求；而且要实现精密焊接，必须对焊深波动加以控制。为此，采用电子束焊接和激光焊接方法分别焊接了两对对接试环，焊后对试环进行了纵向及横向解剖，来考察焊深及焊深波动情况，结果表明，电子束焊接焊缝平均焊深可达2.70mm以上，焊深波动幅度为-5.2~+6.0%，不超过±10%；激光焊接焊缝平均焊深约为2.70mm，焊深波动幅度为- 3.8~+5.9%，不超过±10%。

(4) 接头变形分析。利用对接试环来考察接头焊接变形，检测了对接试环的径向及轴向变形，结果表明，电子束焊接和激光焊接的变形都很小。电子束焊接的径向收缩变形量为f 0.05~f 0.09mm，轴向收缩量为0.06~0.14mm；激光焊接的径向收缩变形量为f 0.03~f 0.10mm，轴向收缩变形量为0.02~0.03mm。

(5) 焊缝组织分析。经理化检测，焊缝组织为a+b，组织形态为柱状晶+等轴晶，有少量的板条马氏体出现，晶粒度与基体接近，热影响区较窄，组织形态和特征较为理想。

经研究可得出：对于TC4钛合金，无论是激光焊接还是电子束焊接，只要工艺参数匹配合理，均可使焊缝内部质量达到国标GB3233-87Ⅱ级焊缝要求，实现TC4钛合金的精密焊接；焊缝外观成形良好，色泽正常；焊缝余高很小，无咬边、凹陷、表面裂纹等缺陷产生。