1. قابلية اللحام الشاملة لمواد التيتانيوم
التيتانيوم النقي تجاريًا (CP) (GR.1/GR.2/GR.3)
يتمتع التيتانيوم CP (مرحلة -أحادية) بقابلية لحام ممتازة. يقلل محتواه المنخفض من السبائك من تكوين المراحل المعدنية الهشة أثناء اللحام، كما تساعد موصليته الحرارية العالية (بالنسبة لسبائك التيتانيوم) على توزيع الحرارة بالتساوي، مما يقلل من ارتفاع درجة الحرارة الموضعية. طرق اللحام الشائعة (GTAW/TIG، PAW/لحام قوس البلازما، لحام LBW/شعاع الليزر) كلها قابلة للتطبيق، ومع التدريع المناسب، يمكن تحقيق وصلات اللحام ذات السلامة العالية.
+ سبائك التيتانيوم (على سبيل المثال، GR.5/Ti-6Al-4V)
يتمتع GR.5 بقابلية لحام معتدلة. يؤدي وجود الألومنيوم (مثبت -) والفاناديوم (مثبت -) إلى ظهور تحديات مثل فصل الطور وخشونة الحبوب في منطقة اللحام. ومع ذلك، لا يزال من الممكن لحامها بشكل موثوق من خلال التحكم الصارم في العملية (على سبيل المثال، مدخلات الحرارة المنخفضة، والتدريع الدقيق).
سبائك التيتانيوم (على سبيل المثال، Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)
تتمتع السبائك بقابلية لحام جيدة بسبب -طورها المستقر عند درجة حرارة الغرفة وحساسيتها المنخفضة لإدخال الحرارة، ولكنها أقل شيوعًا في التطبيقات الصناعية مقارنة بالتيتانيوم CP وGR.5.
2. قابلية تشقق لحامات التيتانيوم
عدم وجود تكسير التصلب
يتمتع التيتانيوم بنطاق تجميد واسع، ولكن معدن اللحام الخاص به يتصلب بطريقة -طور واحد ( أو ) ، مما يؤدي إلى تجنب تكوين أطوار انصهار منخفضة- سهلة الانصهار عند حدود الحبوب (السبب الرئيسي للتشقق المتصلب). وهذا يجعل التيتانيوم محصنًا ضد الشقوق المتصلبة حتى مع مدخلات الحرارة العالية.
الهيدروجين-التكسير البارد المستحث (HICC)
هذا هو نوع التكسير الأكثر شيوعًا في لحامات التيتانيوم. يمكن أن يدخل الهيدروجين إلى اللحام ومناطق الخطر الخطرة من الرطوبة الموجودة في غاز التدريع أو معدن الحشو الملوث أو الهواء المحيط. عند درجات حرارة أقل من 250 درجة (482 درجة فهرنهايت)، يتحد الهيدروجين مع التيتانيوم لتكوين رواسب هيدريد هش (TiH₂) على طول حدود الحبوب. تخلق هذه الهيدريدات تركيزات إجهاد، مما يؤدي إلى تشقق بارد أثناء تبريد ما بعد اللحام أو الخدمة اللاحقة (خاصة تحت أحمال الشد). يعتبر كل من CP Titanium و GR.5 عرضة لـ HICC إذا كان التدريع غير كافٍ.
تكسير الإجهاد
يمكن أن تؤدي الضغوط المتبقية من اللحام (الناجمة عن التمدد/الانكماش الحراري غير المتساوي) إلى حدوث تشققات إجهاد في المناطق المتضررة من الحرائق، خاصة بالنسبة لمكونات القسم السميكة- أو اللحامات ذات التقييد العالي. إن HAZ الخاص بـ GR.5 عرضة لخشونة الحبوب، مما يقلل من الليونة ويجعلها أكثر عرضة للتشقق الناتج عن الإجهاد تحت إجهاد الشد المتبقي.
3. التغيرات في الخواص الميكانيكية بعد اللحام
اختلافات القوة
سي بي تيتانيوم: عادة ما يكون لمعدن اللحام وHAZ من تيتانيوم CP قوة أعلى قليلاً من BM ولكن ليونة أقل. تخضع منطقة HAZ لتخشين الحبوب بسبب حرارة اللحام، مما يؤدي إلى زيادة قوة الشد بنسبة 5-10% (على سبيل المثال، قوة الشد GR.2 BM البالغة 485 ميجا باسكال مقابل قوة وصلة اللحام البالغة 510-530 ميجا باسكال) ولكن تقليل الاستطالة بنسبة 10-15% (من 25% إلى 20-22%).
GR.5 سبائك التيتانيوم: يحتوي معدن اللحام GR.5 الملحوم- على طور مارتنسيتي ' (يتشكل عن طريق التبريد السريع للمرحلة - أثناء اللحام)، مما يزيد من قوة الشد إلى ~1000 ميجا باسكال (أعلى من قوة BM الملدنة 860 ميجا باسكال) ولكنه يقلل بشكل كبير من الليونة (تنخفض الاستطالة من 12% إلى 5–8%). تواجه منطقة HAZ الخاصة بـ GR.5 خشونة الحبوب وتحول الطور، مع انخفاض قوة الخضوع بنسبة 5-10% مقارنةً بـ BM بسبب الهياكل المجهرية المخففة.
ليونة والحد من المتانة
بالنسبة لجميع درجات التيتانيوم، يتسبب اللحام في انخفاض كبير في الليونة والمتانة في منطقة اللحام. تعمل الحبيبات الخشنة لـ HAZ والبنية المجهرية غير المتوازنة لمعدن اللحام (على سبيل المثال، 'martensite في GR.5) كمواقع لبدء الشقوق، مما يقلل من صلابة الكسر بنسبة 20-30% (على سبيل المثال، GR.5 BM صلابة الكسر البالغة 60 ميجا باسكال·م¹/² مقابل صلابة وصلة اللحام البالغة 40-45 ميجا باسكال·م¹/²). تنخفض استطالة وصلة اللحام للتيتانيوم CP بنسبة 20-25% بسبب خشونة الحبوب في منطقة HAZ.
التعب. تدهور الأداء
مفاصل اللحام هي الحلقة الأضعف لمقاومة التعب. إن الجمع بين الضغوط المتبقية وعدم التجانس في البنية المجهرية والمسامية / الشوائب المحتملة يقلل من قوة الكلال في لحامات التيتانيوم بنسبة 30-50٪ مقارنةً بـ BM. على سبيل المثال، يتمتع GR.5 BM الملدن بقوة كلال دورة 10⁷- تبلغ 400 ميجا باسكال، في حين تنخفض قوة كلال المفاصل الملحومة إلى 180-250 ميجا باسكال. يمكن للمعالجة الحرارية اللاحقة للحام (على سبيل المثال، التلدين-تخفيف الإجهاد أو التلدين بإعادة البلورة) أن تستعيد أداء الكلال جزئيًا عن طريق تقليل الضغوط المتبقية وتحسين الهياكل المجهرية.
تغييرات مقاومة التآكل
قد تحتوي لحامات التيتانيوم المحمية بشكل غير صحيح على تلوث بالأكسجين/النيتروجين في المناطق المتضررة من الحرائق، مما يقلل من مقاومة التآكل في الوسائط العدوانية (مثل مياه البحر والأحماض). ومع ذلك، مع التدريع الكامل، تكون مقاومة التآكل لمفصل اللحام مماثلة لمقاومة BM.
