Titanlegierungen enthalten viele Elemente, die einen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften von Titan haben. Kohlenstoff ist eine häufige Verunreinigung in Titan und Titanlegierungen. Wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,13 % beträgt, ist der Kohlenstoff tief im Titan verankert und die Schweißnahtfestigkeit ist begrenzt. Es gibt eine gewisse Verbesserung und eine gewisse Abnahme der Plastizität, jedoch nicht so stark wie die Wirkung von Sauerstoff und Stickstoff. Wenn jedoch der Kohlenstoffgehalt der Schweißnaht weiter erhöht wird, erscheint Netzwerk-TiC in der Schweißnaht, und die Anzahl nimmt mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt zu, was dazu führt, dass die Plastizität der Schweißnaht stark abnimmt und es unter der Einwirkung leicht zu Rissen kommt der Schweißbeanspruchung.
1. Der Einfluss des Kohlenstoffelements
Titan und Titanlegierungen sind während des Schweißvorgangs bei Raumtemperatur relativ stabil. Flüssigkeitströpfchen und geschmolzenes Poolmetall haben eine starke Fähigkeit, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff zu absorbieren, und im festen Zustand haben diese Gase mit ihnen interagiert. Mit zunehmender Temperatur erhöht sich auch die Fähigkeit von Titan und Titanlegierungen, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff aufzunehmen, deutlich. Titan beginnt bei etwa 250 Grad Wasserstoff zu absorbieren, bei 400 Grad Sauerstoff und bei 600 Grad Stickstoff. Nachdem das Gas absorbiert wurde, führt es direkt zu einer Versprödung der Schweißverbindung, was ein äußerst wichtiger Faktor für die Schweißqualität ist.
2. Auswirkungen von Wasserstoff
Der Hauptgrund liegt darin, dass der Wasserstoffbombengehalt mit der Naht zunimmt. Unter den Gasverunreinigungen ist Wasserstoff der Faktor, der die mechanischen Eigenschaften von Titan am stärksten beeinflusst. Die Änderung des Wasserstoffgehalts der Schweißnaht hat den größten Einfluss auf die Schlageigenschaften der Schweißnaht. Das in der Schweißnaht ausgeschiedene flockige oder nadelförmige TiH2 nimmt zu. Die Festigkeit von TiH2 ist sehr gering, so dass flockiges oder nadelförmiges HiH2 dazu führt, dass die Schlageigenschaften deutlich reduziert werden; Die Änderung des Wasserstoffgehalts der Schweißnaht hat kaum Auswirkungen auf die Verbesserung der Festigkeit und die Verringerung der Plastizität.
3. Einfluss des Sauerstoffgehalts
Die Härte und Zugfestigkeit der Schweißnaht nehmen deutlich zu und der Sauerstoffgehalt der Schweißnaht steigt grundsätzlich linear mit der Erhöhung des Sauerstoffgehalts des Argongases. Die Plastizität wird deutlich reduziert. Um die Funktionsfähigkeit von Schweißverbindungen sicherzustellen, sollte während des Schweißvorgangs eine Oxidation der Schweißnaht und der Schweißwärmeeinflusszone strikt verhindert werden.
4. Wirkung von Stickstoff
Bei Temperaturen über 700 Grad reagiert Stickstoff heftig mit Titanplatten. Die Bildung von sprödem und hartem Titannitrid (TiN) und der Grad der Gitterverzerrung, die durch die Bildung einer interstitiellen festen Lösung zwischen Stickstoff und Titan verursacht wird, sind schwerwiegender als die Folgen, die durch die gleiche Menge Sauerstoff verursacht werden. Daher kann Stickstoff die Beständigkeit von industriellen Schweißnähten aus reinem Titan verbessern. Zugfestigkeit, Härte und plastische Eigenschaften der Schweißnaht werden stärker reduziert als bei Sauerstoff. Wenn der Stickstoffgehalt der Schweißnaht über 0,13 % liegt, kommt es aufgrund übermäßiger Sprödigkeit zu Rissen in der Schweißnaht.
