1. Soldabilitat global dels materials de titani
Titani comercialment pur (CP) (GR.1/GR.2/GR.3)
El titani CP ({0}}única fase) té una excel·lent soldabilitat. El seu baix contingut d'aliatge minimitza la formació de fases intermetàl·liques fràgils durant la soldadura, i la seva alta conductivitat tèrmica (en relació amb els aliatges de titani) ajuda a distribuir la calor de manera uniforme, reduint el sobreescalfament localitzat. Els mètodes de soldadura habituals (GTAW/TIG, soldadura per arc de plasma/PAW, soldadura per raig làser/LBW) són aplicables, i amb un blindatge adequat, es poden aconseguir juntes de soldadura amb gran integritat.
+ Aliatges de titani (p. ex., GR.5/Ti-6Al-4V)
GR.5 té una soldabilitat moderada. La presència d'alumini (-estabilitzador) i vanadi (-estabilitzador) introdueix reptes com la segregació de fases i l'engrossiment del gra a la zona de soldadura. Tanmateix, encara es pot soldar de manera fiable amb un estricte control del procés (per exemple, baixa entrada de calor, blindatge precís).
Aliatges de titani (p. ex., Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)
Els aliatges tenen una bona soldabilitat a causa de la seva -fase estable a temperatura ambient i una menor sensibilitat a l'entrada de calor, però es solden amb menys freqüència en aplicacions industrials en comparació amb el titani CP i GR.5.
2. Susceptibilitat a les esquerdes de les soldadures de titani
Esquerda per manca de solidificació
El titani té un ampli rang de congelació, però el seu metall de soldadura es solidifica d'una manera única-fase (o ), evitant la formació de fases eutèctiques de baixa-fusió als límits del gra (la causa principal de l'esquerdament de solidificació). Això fa que el titani sigui immune a les esquerdes de solidificació fins i tot amb una elevada entrada de calor.
Cracking en fred induït per hidrogen{{0} (HICC)
Aquest és el tipus d'esquerdament més comú a les soldadures de titani. L'hidrogen pot entrar a la soldadura i HAZ per la humitat del gas de protecció, metall d'aportació contaminat o aire ambient. A temperatures inferiors als 250 graus (482 graus F), l'hidrogen es combina amb el titani per formar precipitats d'hidrur trencadís (TiH₂) al llarg dels límits del gra. Aquests hidrurs creen concentracions d'estrès, que provoquen esquerdes en fred durant el refredament posterior a la-soldadura o el servei posterior (especialment sota càrregues de tracció). Tant el titani CP com el GR.5 són susceptibles a l'HICC si el blindatge és inadequat.
Cracking per estrès
Les tensions residuals de la soldadura (causades per una dilatació/contracció tèrmica desigual) poden induir esquerdes per tensió a la ZAC, especialment per a components de-secció gruixuda o soldadures amb gran restricció. El HAZ de GR.5 és propens a l'engruiximent del gra, la qual cosa redueix la ductilitat i el fa més susceptible a l'esquerda per tensió sota l'esforç de tracció residual.
3. Canvis en les propietats mecàniques després de la soldadura
Variacions de força
CP Titani: El metall de soldadura i la HAZ del titani CP solen tenir una resistència lleugerament superior a la del BM, però una ductilitat menor. La HAZ experimenta un engrossiment del gra a causa de la calor de soldadura, augmentant la resistència a la tracció en un 5-10% (per exemple, la resistència a la tracció GR.2 BM de 485 MPa vs. la força de la junta de soldadura de 510-530 MPa) però reduint l'allargament en un 10-15% (del 25% al 20-22%).
GR.5 Aliatge de titani: El metall de soldadura GR.5 tal com-soldat té una fase martensítica (formada pel refredament ràpid de la fase - durant la soldadura), que augmenta la resistència a la tracció fins a ~1000 MPa (més superior a la 860 MPa del BM recuit), però redueix dràsticament la ductilitat (caigudes d'allargament del 5-1%) a un 5-12 %. La HAZ de GR.5 experimenta un engrossiment del gra i una transformació de fase, amb una disminució de la força de fluència entre un 5 i un 10% en comparació amb la BM a causa de les microestructures suavitzades.
Reducció de la ductilitat i la tenacitat
Per a tots els graus de titani, la soldadura provoca una caiguda significativa de la ductilitat i la tenacitat a la zona de soldadura. Els grans gruixuts de la HAZ i la microestructura no -d'equilibri del metall de soldadura (p. ex., 'martensita a GR.5) actuen com a llocs d'inici d'esquerdes, reduint la tenacitat a la fractura en un 20-30% (p. ex., tenacitat a la fractura GR.5 BM de 60 MPa·m¹/² vs. tenacitat de la junta de soldadura de 60 MPa·m¹/² vs. L'allargament de la junta de soldadura de titani CP disminueix entre un 20 i un 25% a causa de l'engruiximent del gra a la ZAZ.
Degradació del rendiment per fatiga
Les juntes de soldadura són la baula més feble per a la resistència a la fatiga. La combinació de tensions residuals, inhomogeneïtat microestructural i porositat/inclusions potencials redueix la resistència a la fatiga de les soldadures de titani en un 30-50% en comparació amb la BM. Per exemple, el GR.5 BM recuit té una resistència a la fatiga de 10⁷-cicle de 400 MPa, mentre que la seva resistència a la fatiga-de la junta soldada cau a 180–250 MPa. El tractament tèrmic post-soldadura (p. ex., recuit-alleujat de tensió o recuit de recristal·lització) pot restaurar parcialment el rendiment de la fatiga reduint les tensions residuals i perfeccionant les microestructures.
Canvis de resistència a la corrosió
Les soldadures de titani mal blindades poden tenir contaminació d'oxigen/nitrogen a la ZAZ, la qual cosa redueix la resistència a la corrosió en medis agressius (per exemple, aigua de mar, àcids). Amb un blindatge complet, però, la resistència a la corrosió de la junta de soldadura és comparable a la del BM.
