有色金属材料钛及其合金、镍及其合金、铜及其合金、锆、钽等基础知识.doc

《有色金属材料钛及其合金、镍及其合金、铜及其合金、锆、钽等基础知识.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有色金属材料钛及其合金、镍及其合金、铜及其合金、锆、钽等基础知识.doc（163页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流有色金属材料钛及其合金、镍及其合金、铜及其合金、锆、钽等基础知识.精品文档.有色金属材料（钛及其合金、镍及其合金、铜及其合金、锆、钽等）基础知识 第一部分：钛及其合金1、 钛材简介元素钛是1793年发现的，是元素周期表中第四周期的第副族元素（同一副族不同周期的元素还有锆和铪，它们的许多性质相近），原子数为22，英文Titanium，意为意大利神化中的大力神，用Ti来表示，钛及其合金有、两种晶格，前者为密排六方，后者为体心立方，钛及其合金中的态晶格为TA系列，TA0-TA10(无TA8),常用牌号为TA0、TA1、TA2、TA3、TA9（Ti-

2、0.15Pd）、TA10（Ti-0.3Mo-0.8Ni）; 钛及其合金中的态晶格为TB系列,TB2-TB4,一般化工中不常使用; +态的为TC系列,TC1-TC12(无TC5、TC7、TC8)，常用牌号为TC4.直到二十世纪五十年代初期才投入工业生产，向市场提供商品海绵钛和轧制金属钛.经过半个世纪的对钛的熔炼、加工、组织、性能及应用的研究，现在已经成为仅次于铁、铝的第三种金属材料，广泛地应用于国民经济的各个领域中，军事工业（含航空和宇航）需要量占50%，一般化工占13%，发电设备占7.5%,石油化工、海水淡化等占29.5%。钛的主要优点为:1).储量及其丰富,在金属中仅次于Al、Fe、Mg，占

3、第4位，资源量为七亿七千万吨，约为1/4的铁，20倍的铬，30倍的镍，60倍的铜，600倍的钼。2）钛及其合金的比重轻，一般在4.505（商品级比重为4.51）左右,只有型钛合金稍高一些(4.8以上).在金属中只比铝镁及其合金的比重大。3）具有优良的耐蚀性能，容易钝化，氧化膜抗氯离子破坏能力强。工业纯钛和一些钛合金对海水、海洋大气、湿氯气、氯化物、次氯酸、硫化物、硫酸盐、大多数氧化性酸和有机化合物等都是耐腐蚀的。4）良好的综合机械性能。室温抗拉强度一般在410-1400Mpa范围内。比强度（强度与重量的比值）比高强度钢高得多，且有适当的塑性和韧性。5）良好的耐高温或低温性能，一些钛合金在550

4、的高温下长期使用仍有较高的持久强度和抗蠕变性能。工业纯钛和一些钛合金在低温下（如-196和-253）仍具有良好的塑性和韧性。6）工业纯钛和大多数钛合金具有良好的铸造、锻造、焊接、切削加工和压力加工等工艺性能。7）可取得良好的经济效益2、 钛的化学、物理、机械性能的特点1）、钛是一种化学性质非常活泼的金属，在较高温度下可与许多元素和化合物发生反应，特别是与空气中的N、O、H等气体发生反应，使其性能变坏（提高强度、降低塑性、降低韧性）。钛的物理性能、加工工艺性能决定于其化学性能，这是在钛的熔炼、加工、制造和使用过程中必须认真对待的。（a）钛的熔炼：钛在自然界中以TiO2（即金红石）形式存在，第一步

5、：TiO2+Cl2+C=TiCl4+CO2（气态）即把O形成气态，否则会与Ti形成可逆反应；第二步：TiCl4+2Mg=Ti（即蜂窝状的海绵钛）+2MgCl2；第三步：将海绵钛作成电极放置在真空自耗电弧炉中熔炼成比重为4.51的金属钛铸件.(b)钛与氢的关系:极强的吸氢能力：常温下钛中可达到0.18%(重量比,下同)的氢,250时,钛开始剧烈吸氢,319时,氢含量达到1.6%,可以利用钛来贮存氢.大量吸氢后导致氢脆(又叫氢腐蚀)形成钛氢粉末,所以设备介质中含氢不能用钛制造.(c)、钛与氧的关系：常温下氧化，200-300形成致密的氧化膜，400反应加快，600与氧剧烈反应，钛在常温液态氧3.5

6、Kg/Cm2中燃烧,钛的着火很难扑灭,不能用水只能隔绝空气.。根据下表判定钛的焊接质量。也可以利用此原理制作永不褪色的钛金版画温度100-200200-350350-500500-600600-700700-800800以上颜色银白色金黄色普鲁士蓝蔚蓝色紫色灰白色灰色化学成分TiTiOTiO1-9TiO2TiO2合格判定合格合格可合格可不合格不合格(d)、钛与氮、碳的关系：400与N发生反应，600与N发生剧烈反应，100与C发生反应。可以利用氮化化处理来提高钛材表面的耐磨性和在盐酸硫酸中的耐腐蚀性。(e)、钛与卤族元素的关系：钛能与F、Cl、Br、I所有的卤族元素发生反应，常温下钛就能与F发

7、生反应，150反应较激烈，生成TiF4；300以上时钛与氯反应激烈，生成TiCl4，但由于钛在含有一定水分的湿氯气中具有保持钝态的显著特点，所以在此工况条件下钛与氯不发生反应；250-360时钛与溴发生反应，生成TiBr4；170时钛与碘反应生成TiI4。因此钛广泛使用于氯碱工业中，而其他卤族元素中一般不能使用。（f）、钛与S、P的关系：450以上钛与P发生反应形成Ti2P，高温时钛与熔化硫和气体硫发生反应，熔化的钛与气体硫之间的反应特别激烈，生成脆性的TiS2（g）、钛与铁元素的关系：熔融态的钛铁会形成TiFe、TiFe2这些晶间化合物，组织为针尖状的熔点为2000的马氏体，使钛的塑性降低，

8、并形成吸氢吸氧的通道。所以在焊接钛钢复合板设备时必须先焊接基板的里面，外清根，后外层，再贴条焊接复层。综上所述，钛的使用、焊接必须避免以上这些元素的污染，钛的抗腐蚀性是由于钛的氧化膜非常致密、氧化膜与母体钛的附着力特别大、氧化膜非常稳定（金属越活泼，氧化膜越稳定）。2）、钛的线膨胀系数低，约为碳钢的2/3，相当于不锈钢的1/2。当用衬做钛里，或用钛制造管壳式换热器列管（其他用碳钢等）时，必须主要考虑设备升降温过程中，衬里和列管所承受的热应力。3）、钛的导热系数低，约为碳钢的1/4.5,稍低于不锈钢。加工硬化倾向很大，所以切削刀尖温度偏高（可能导致钛工件着火，刀具退火报废），加工速度不宜过快（比

9、钢的切削速度低25-50%，约为8-20m/sec），刀具要锋利，切削过程中不能停刀，冷却剂进行充分冷却。尽管钛设备导热系数低会引起较大的热应力或热疲劳应力，但此缺点为它的线膨胀系数较低所补偿；且不影响传热效率，这是由于钛具有较好的抗污染能力；不使气体呈膜状凝结而成滴状凝结；能耐较高流速的冲刷腐蚀；能使设备壁或管壁制作的很薄的特点。因此钛具有较好的传热性能。4）、钛的熔点较高，为16684。比碳钢高130、比不锈钢高243，且导热系数较低，所以焊缝金属在高温区停留时间稍长，容易造成晶粒长大，塑性降低和焊接时易产生较大的残余应力。设计焊接结构时应仔细加以考虑。5）、钛的导电性较差，钛为铜的3.1

10、%,接近不锈钢的导电性.设计钛电极时必须考虑。6）、钛的弹性模量较低，约为碳钢或不锈钢的1/2，在设计抗弯曲的结构时必须特别注意。加工细长轴易跳刀和弯曲，可能形成两头细中间粗，应加跟刀架。7）、钛具有显著的回弹特性，其回弹能力是不锈钢的冷成型的2-3倍，因为钛的屈服限与弹性模量比值大和屈强比大，以致在成型时零件内部存在较大的应力。所以钛设备（如封头）一般不适合冷态冲压加工，最好采用热成型或者冷冲压热矫形工艺；筒体的下料必须在封头成型后进行；钛制模具必须充分考虑钛材的回弹性。8）、钛和不锈钢（化工应用中的钛大多数是单相组织）一样容易发生粘连，对于未经特殊处理的钛不宜制作承受摩擦的工件，否则会因擦

11、伤或咬死而迅速报废。在不得不采用钛作为运动元件时可以用塑料等制作摩擦附件；或表面进行硬化处理；或使用不同牌号的钛合金制成摩擦副；或在螺旋摩擦副中应采用间隙较大的螺旋配合或加润滑剂。不易手工攻丝，攻丝可以底孔略大，攻出的牙高略低。钛材的单相组织决定了它是很好的低温材料。9）、钛的抗拉强度随着温度的升高而降低，钛的拉伸曲线没有明显的屈服点，在计算钛设备的强度时，必须选用设计温度下的强度限。钛的屈强比高约为0.75-0.85(钢为0.65,不锈钢为0.4),由于卷制必须大于屈服限,小于抗拉限,所以卷制力度范围窄,且易折断.10）、钛的抗蠕变性能差，不仅在高温，即使在常温下也发生蠕变行为。200时蠕变

12、极限达到最大值，在计算重要钛设备时除按设计温度下的强度计算外，还应按蠕变限进行考核。反之,即钛的蠕变(即应力不增加应变在增加)能力强,钛材一般不适合制作紧固件(必须用紧固件时考虑双并帽或点焊死),且焊接残余应力通过蠕变逐渐消除,一般无应力腐蚀,钛设备不需要进行PWHT处理再有苛刻应力腐蚀要求时,热处理规范为:400-450,保温6-8h;470-490,保温2-4h;530-550,保温0.5-1h。11）、工业纯钛的塑性与温度的关系，由室温至200时钛的相对延伸率增加；再继续升温，则开始下降；在450-500相对延伸率达到最小值，因此钛的使用温度最好不超过350。钛在加热时最好温度为200-

13、250。容规规定设计温度为：钛为230，钛合金为250，钛钢复合板为300。12）、设计钛设备时应尽量避免应力集中，防止产生过大的局部峰值应力。13）、钛的硬度和强度随着冷变形的程度的增加而增加，随着冷变形程度的提高，延伸率迅速下降，当拉伸速率提高时，抗拉强度明显提高，延伸率明显下降，因此钛材在冷冲压和卷制时，要严格控制变形程度和变形速率，变形加工以慢为宜。力学性能试验时，如抗拉强度可能偏低则快拉，延伸率可能偏低则慢拉。14）、钛具有较优良的抗疲劳性能（是碳钢的4/3），高度抛光比机加的有较高的疲劳强度，但对缺口敏感性较高，在结构设计时，应避免结构的不连续性且焊缝应尽可能平滑;钛材疲劳限(疲劳

14、强度/抗拉强度)为0.59-0.65(钢为0.35-0.5),偏苯三酸酐中的氧化塔是典型的抗疲劳设备(反复卸料、装料、升压、降压)使用寿命为1700多次，钢只可1000次左右.15）、钛不能与其他金属熔焊，因为钛的熔点比其他金属高且易形成脆性的金属间化合物，引起焊缝脆化，在容器内进行部分衬里时应特别注意结点的设计。在需要与其他金属连接时，可采用粘接、钎焊、爆炸焊和螺栓连接。16）、钛设备的焊接接头和其他金属采用的接头型式相似，但熔融钛具有更大的流动性。在对接薄板时，对于等边对接接头通常不留钝边间隙，最好采用不加丝的自熔焊；当板厚超过1.5mm时，为保证焊透，采用留钝边间隙或单V型坡口。对于厚板

15、采用单V型或双V型坡扣。接头应设计成需要最小的焊道和便于焊缝根部保护。17）、在设计钛铸件时，应该牢记钛具有较窄的液相线固相线的温度区间。这种迅速凝固的倾向有利于铸件的定向凝固；但往往导致在热量集中的地方产生裂纹和缩孔。钛铸件的各相邻部位应避免厚薄截面的急剧变化和尖角。在无法避免时，无论是厚度变化或是尖角部位，都应有足够半径的原角过度。18）、钛的攻丝是比较难的工序，丝锥中有限切屑沟和钛的严重粘着作用，导致螺纹恶化。当切削终止时钛易紧缩在丝锥上，导致丝锥断裂。在设计钛设备时应避免盲孔和过长的通孔，同时应适当放松配合等级公差。19）、国产钛管的延伸率在28-40%之间，而不锈钢的延伸率在50-6

16、0%之间，所以钛制管壳式换热器的胀管间隙应比不锈钢小，否则容易导致列管胀接裂纹。20）、钛的切削特点，由于产生塑性变形，在高的切削温度下，钛很容易吸收大气中的O、N形成硬而脆的外皮而产生加工硬化现象，其结果不仅降低零件的疲劳强度而且会加剧刀具的磨损和给后续加工带来困难。所以切削钛材一般选用高合金刀具、较低的切削速度、较大的切削深度、进给量和合适的冷却润滑液进行高压冷却。21）、钛板材具有各向异性，通常垂直于扎制方向比平行于扎制方向的弯曲性能好。22）、钛及其合金的焊接性：由于钛的活泼性等特点，所以钛的焊接必须：对焊接坡口应进行严格的清洁处理，先用布砂轮后用稠布沾丙酮（或无水酒精、CCl4溶剂等

17、）等擦洗；焊接环境应干净，操作者带干净的手套、鞋、工作服、软地面，不得有铁的污染，并不得进行通风；焊接正反两面通气保护，焊枪及保护气的纯度尾99.99%,每瓶气使用前先试焊。Ar气中的含水量要严格控制，用露点来（水在一定温度压力下，氩气中的水气形成水露）表示，露点为-50以下；焊接线能量要低（IU60）/（V1000），因为钛的导热性差，焊缝熔池温度高，焊缝金属的晶粒易长大，必须降低焊接电流，提高焊接速度；焊接熔池的流动性差，气体不易析出，焊缝易产生气孔，所以焊接坡口比同等厚度的碳钢要大10左右；由于钛的熔点高于钢，所以在焊接钛贴条角焊缝时，焊接线能量同样不能大，不能熔化基板钢材。23）、常用

18、钛及其合金牌号为：TA1、TA2、TA9（Ti-0.15Pd）、TA10（Ti-0.3Mo-0.8Ni）、TC4（Ti-6Al-4V）。常用钛材化学成分及机械性能（室温）见下表.牌号成分性能化学成分 %(小于) GB/T3620.1-94机械性能（板材）FeCNHOMoNiPd 其他总和b(Mpa)0.2(Mpa)5%TAD(退火态)0.030.030.010.0150.005_TA0(退火态)0.150.10.030.0150.0150.4280-42017030 TA1(退火态)0.250.10.030.0150.20.4370-53025030TA2(退火态)0.30.10.050.01

19、50.250.4440-62032020TA3(退火态)0.40.10.050.0150.30.4540-72041020 TA9(退火态)0.10.015 0.12-0.250.4370-53025025TA10(退火态)0.10.015 0.2-0.40.6-0.90.448534515TC4(固溶态)0.10.015 0.4895830103、 选用钛材时应注意的问题工业纯钛在中性、氧化性的环境中，具有优良的耐蚀性能，在弱的还原性环境中也保持着钝态；在强的还原性酸中被腐蚀，但在与缓蚀剂共存的还原性环境中耐蚀性良好；在高温盐类、湿氯气、硝酸、各种漂白剂等腐蚀性环境中具有耐蚀性；钛在数伏电压

20、之下作为阳极处于钝态，所以被用在阳极处理、电解、和电镀中；在海水中不产生点蚀和缝隙腐蚀；有较大的抵抗应力腐蚀破裂、接触腐蚀和磨蚀的能力；对有机酸除蚁酸（不通气）等以外都具有较好的耐蚀性能；焊接几乎不降低钛的耐蚀性。但必须注意以下几点：1）、工业纯钛在静止的高温、高浓度的硝酸溶液中的耐蚀性能较好，但在流动的液体里时由于缺少起缓蚀作用的四价钛离子而遭到腐蚀，此时应选用Ti-5Ta合金。2）、钛在海水和氯化物溶液中不发生 点蚀，但在氯化镁、氯化铝、氯化铜、氯化锌和氯化钙的沸腾溶液中发生点蚀。工业纯钛在温度高于90的海水中有发生缝隙腐蚀的可能性，此时推荐选用TA9。3）、工业纯钛在碳氢化合物及含氯、氟

21、的碳氢化合物中不发生腐蚀；但在有水的情况下，水解而产生盐酸和氢氟酸，对钛产生腐蚀；当碳氢化合物在高温下分解而产生氢时，钛会吸氢而产生氢脆。4）、钛不受潮湿氯气（含1%以上的水分）以及SO2、CO2、H2S等气体的腐蚀，但在干燥的氯气中遭受腐蚀并引起着火自然；在-253-93温度范围内，钛对氢和过氧化氮的耐腐蚀性优良，但在气态氧、液态氧和某些氧分高的水溶液、发烟硝酸、过氧化钠中，也会着火自然。5）、工业纯钛一般不发生应力腐蚀破裂，但在含有微量盐酸的甲醇、乙醇为主的有机溶剂中和发烟硝酸中易发生应力腐蚀破裂或着火自然。6）、钛与电位较低的金属接触，则低电位金属发生腐蚀（即电位腐蚀），腐蚀的程度取决于

22、与钛接触的金属表面积比例。7）尽管钛对PH值大于9的碱液具有较好的耐腐蚀性能，但由于在较高的温度下产生氢脆，所以钛只能使用在低温下的碱液中，当碱液中含有游离氯时，则提高耐蚀性，反之当碱液中含有氧和氮时，则加剧腐蚀。4、 实际工序操作要点：1）、下料和边缘加工要点：（a）、钛复合板划线应在基板上进行，禁止钛板上打洋冲眼。（b）、钛材（或其它有色材）划线应用金属铅笔（记号笔）。在以后加工工序中可以切削或能消除部位，允许用金属划针划线和打洋冲眼。（c）、在钛材搬运和划线过程中应用软质材料包垫，防止钛材表面划伤。（d）、采用火焰切割钛材时，切割速度要比切割同样厚的碳钢板快45倍，对板厚小于20mm的钛

23、板，其污染深度可达1.52mm以上，必须用机械方法去除。因此机械加工余量不得小于5mm。（e）、对于衬钛复合板，切割由基板开始。对复合情况不好，基层厚度大于40mm的复合板应在钛复层用砒铲先剔出一条沟槽，然后由钛层往基层方向切割。（f）、在气割时要特别注意避免火花飞溅到钛复层上，应用薄铁皮或石棉板隔离或涂保护涂料。（g）、剪切有色材料时，必须十分注意材料表面保护，要先检查和修整剪刀机的台面及压紧柱脚，使其达到平整、光滑、无硬粒，防止有色材料表面压伤。（h）、钛材剪切边的裂纹最大不能超过0.5mm，裂纹要用磨削或抛光方法清除。（i）、钛材可以在冲剪机或冲床上一次冲剪出所需形状，对于厚度小于3.2

24、mm的钛材,模具制造公差应控制在0.25mm以内。2）、压力加工操作要点：（a）、钛材的缺陷敏感性高，在冲压加工前必须检查材料表面质量，若有划伤、小孔、微裂纹等，一定要预先处理掉，以免在成型的进程中产生裂纹。（b）、当压制变形量大的工件时，应分段多次压制并进行中间退火。工业纯钛600650可以恢复原来的塑性。（c）、钛的塑性具有方向性，压力加工弯曲时，应垂直于轧制方向。压制工具要求光滑、平整，防止硬颗粒、毛刺，划伤钛材表面。（d）、钛材冷加工硬化倾向较大，为消除压制成型后的残余应力，可以进行最终退火。但由于钛材在加温到400以上时，很容易与空气中的气体（O、N、H）起反应，使钛材被污染而降低其

25、塑性，因而要慎选热处理工艺参数。（e）、有色材料卷制前，必须将滚筒打磨光滑并清洗干净，消除硬性颗粒、棱角和毛刺。卷制曲率半径较小的复合板筒体时，为防止复合层剥离，一次下压量不宜过大，应采用少压多滚的原则。同时滚圆时不要停留在未复合部位，以免引起松动面积的扩大和复合层的剥离。（f）、对形状复杂、变形量大的工件可采用在低温下（200-350），热态多次冲压成型（变形量每次可达40%）。板料较厚、强度较高、变形量大、要求精度较精确时可在高温下成型（加热温度可提高到600-800）。（g）、高温下成型且不再经机加工而直接使用时，应防止气体污染。钛表面必须涂以耐高温涂料或陶瓷玻璃剂等表面保护涂料。（h）

26、、热冲压钛封头、钛钢复合板封头或其他有色复合材封头时，钛材表面应涂以高温保护剂加热。阴模阳模表面氧化皮必须清理干净，达到基本光滑并严格控制压制温度，压延变形速度要低。3）、管子或型材弯曲操作要点：（a）、管子弯曲时必须注意采取防扁、防褶皱措施，用直径不大于2mm的干石英砂或黄砂作填料装入管内作为芯轴，并将管内的砂子用木椎夯实封牢。（b）用带槽滚轮弯制有色金属管时，要仔细检查滚轮槽口的匹配和滚轮的表面是否光滑、有无碰伤、棱角、硬颗粒、毛刺、（c）热弯钛管材、型材，加热温度根据工件大小而定，一般为170-350，如果弯曲较大的工件，工业纯钛加热温度可定为500-650，钛合金采用550-750，但

27、必须涂保护层。加热时间不宜过长，加热设备为乙炔气、电炉、煤气炉、工频、中频感应设备。4）、胀接操作要点：胀接广泛用于管板结合，是靠管子和管板变形来达到密封和紧固的一种连接方式。胀接连接的方法有二种：柔性胀接（液压胀、橡胶胀、液带胀）和机械胀接（手动胀、风动胀、液动胀和电动胀）每一种胀接又分为贴胀（管板孔内不开槽）和强度胀（管板孔内表面开矩形槽）。（a）、胀管作业时，首先了解本次胀管的要求：为后续焊接作准备；整加拉脱力；整强耐压力；防止管子弯曲；既要整加拉脱力，又要整强耐压力。（b）正确掌握胀管器的使用。无论是柔性还是机械胀管器，胀接时胀管器的安装（所持）位置必须垂直于管板平面，胀管头放置位置恰

28、当，不应偏斜并要控制胀紧力的大小。（c）、管板孔内开槽，可以整加拉脱力。管板孔光洁可以整加耐压力，但有降低拉脱力的倾向。一般管板孔粗糙度应控制在3.2m左右，管板孔不应有纵向螺旋状贯穿性钻削伤痕，环向刻痕深度也应小于0.5mm,否则会严重降低耐压.（d）、胀接程度不足(欠胀)或胀接过量(过胀) ,都不能保证胀接质量，尤其是机械胀，过胀会使管壁减薄过多，而导致管子断裂和管板变形。由于欠胀而进行多次胀接，也会造成加工硬化造成管子开裂。因此必须测量和掌握胀接间歇，把握胀管的力度。5）、钛制品及复合板钛层表面，酸洗操作要点（a）、钛表面氧化程度，从表面颜色上大体可分为银白、金黄、兰、紫和灰色几种。表面

29、银白色是未被氧化、金黄色是轻微氧化|、兰色和紫色氧化较重、灰色为严重氧化。对于钛材，兰色紫色可直接酸洗清除；表面灰色先经喷砂或用砂轮轻抛，破碎其氧化皮（也称破磷），使其呈现银灰色后方可酸洗。但焊缝呈银灰色应视为不合格。（b）、酸洗液的主要成分为：氢氟酸5%，硝酸35%，水60%。硝酸的作用是：除去金属表面的油垢及缓蚀作用；氢氟酸是调节反应速度，量少则反应速度慢，氢氟酸过量则在反应速度加快的同时金属表面会出现微弱的腐蚀，具体表现为金属表面不光滑，甚至出现微小的麻坑。（不锈钢的酸洗液配方为HF：HNO3=1：10 HF浓度一般应小于3%）（c）、钛在含有5-7%氟离子的硝酸液中酸洗时，若氧化剂硝酸

30、的浓度低于15%，氟离子可能被还原扩散到金属内部而引起氢脆。因此为防止钛材酸洗时吸氢，要经常保持硝酸与氢氟酸的配比大于5。硝酸含量过大则反应缓慢，降低生产效率并产生大量烟气，造成操作困难。（d）、根据钛表面的氧化程度配制酸洗液，当酸洗液的温度大于50，酸洗时间为3-10分钟。（e）、酸洗操作步骤：酸洗-热水洗-冷水冲洗-烘干。酸洗过程中进行搅动可以加快酸洗的速度；酸洗时应注意观察工件表面的情况，防止过酸洗现象发生；加热也可以提高反应速度。（f）、钛设备的酸洗、清洗（不锈钢多钝化工序）是一项仔细的工作。在制造过程中要考虑其先后顺序，如热压封头要单独进行打磨或抛光、去氧化皮和酸洗处理，合格后再进行

31、组焊。所有要组对的内筒体、接管内表面也应预先处理合格后再进行组对。（g）、设备上有碳钢支座以及其他附件的，应在设备内表面清洗、酸洗合格后组焊，酸洗时不得造成碳钢件的腐蚀。6）、焊接加工技术要点： 焊接和切割（热切割）是广泛应用的加工工艺，70%以上的的钛材是通过焊接投入到非标设备上的，焊接结合是由于在被焊接材料之间建立了原子或分子之间的联系而实现的。通常情况下，合格的焊接接头能达到与母材等同强度，近似的耐腐蚀性能。焊接质量的检验只有事后通过无损检测才能检验，有色金属特别是钛材的返修及其困难，因此焊接工序是特殊的关键工序。 钛和钛合金按其室温组织可分为、+三类，工业纯钛（组织为）及钛合金可焊性好

32、；+钛合金中只有那些形成元素含量低的可焊性尚可，其中Ti-6Al-4V（TC4）应用最广，其焊接接头可在焊态使用，又可通过固溶和时效处理进一步强化。大多数及+钛合金的可焊性差、焊接接头塑性低，具有冷裂纹倾向。 钛的化学活性大，不仅在融化态，即使在400以上的固态也极易被空气、水份、油脂、氧化皮等污染，吸收H、O、N、C、S、P以及高温形成TiFe等，降低焊接接头的塑性、韧性耐腐蚀性并形成气孔等缺陷。因此焊接时对熔池及温度超过400的热影响区，都要认真清理和妥善保护，直到焊缝冷却到300左右，才可拿去焊枪和拖罩。 钛的熔点高、热容量大、导热性差，焊接接头易产生晶粒长大，形成过热组织，特别是钛合金

33、易引起塑性降低，而在焊接接头冷却较快时又易形成不稳定的脆性（钛马氏体）相，使焊接接头塑性降低。因此，控制焊接线能量，选择合适的电流和焊接速度至为重要。 钛及其钛合金在氢和焊接残余应力的作用下可导致冷裂纹，控制焊接接头的含氢量（水份），对结构复杂的焊接结构件选择合适的PWHT。 钛的弹性模量约为钢的一半，焊接变形大，矫形困难，充分考虑反变形措施。 具体焊接技术要点：（a）、焊接工作场地应保持清洁，地面应采取防尘措施（如铺木地板、橡胶等）；（b）、焊接时不得使用通风设备。自然风速不得大于2m/Sec。必须在室外作业时，应搭建防护工作棚。施焊时室温不得低于0。（c）、焊接人员着装要清洁干净。需要进入

34、筒体内施焊前，必须先做好筒体的清洁工作，穿上专用的干净工作鞋再进入筒体内操作。（d）、使用的氩气纯度、焊丝牌号、清洁剂、钨极擦拭物料应符合焊接工艺规程。（e）、焊接前详细阅读工艺文件和图样技术要求，认真检查工件的接头型式、坡口角度、钝边角度、间隙等是否与工艺文件相符。（f）、坡口形状应严格遵守焊接工艺规定。坡口的加工原则上用机械加工或用氧-乙炔火焰切割后机械加工。（g）、用机械法或酸洗法清理坡口、焊接区、焊丝表面氧化物、污垢等杂质，清理后放置的时间不宜过长，超过2小时的焊前还要再用丙酮或无水酒精擦洗焊件焊接区和焊丝。（h）、不得使用铁制工具，禁止用钢丝刷清理工件和焊丝。（i）、列管换热器的焊接

35、。焊前应仔细检查管孔和列管两端的清洁度，在管板组对达到清洁要求的情况下，对列管每端外侧擦洗长度不得小于200mm，管板内孔擦洗深度不得小于30mm。（具体见第十条换热器组装焊接通用工艺要求及质量保证措施）（j）、焊接工艺参数应考虑下列要求：保证有足够的熔透深度；保证对焊接区正面和背面的良好保护；防止气孔的产生。（k）、复合板设备贴条组装通用技术要求及质量保证措施公司质量保证体系规定复合板贴条工序为停止点，为保证其焊接质量，特制定以下通用技术要求及保证措施： 复合板复层贴条边缘表面缺陷检测复合板复层剔边后，为防止边缘复层贴条焊接区域还留有爆炸裂纹，对贴条产生不良影响，应在剔边后对复层边缘50mm

36、范围内进行肉眼检测，发现裂纹等缺陷后应尽早修复。基板焊接时对边缘复层的保护复合板设备采用手工电弧焊焊接内侧坡口焊缝时，应用紫铜板或涂刷防护剂等方法对边缘进行有效保护。封头接管复层衬垫焊接应在封头组装前完成。在衬垫组焊前必须先对整个封头内表面因气割等前道加工工序所形成的污染物彻底清理干净，然后再对衬垫焊接区仔细抛光清理，不得只清理衬垫焊接的局部区域。贴条的选材和成型（钛钢复合板的贴条形式详见附录，其他复合板设备贴条可参考执行）工作条件恶劣和较重要的复合板设备，贴条应选用比母材塑性好、杂质元素含量少的材料。如复层为TA2时，贴条应选用TA1；复层为TA9时，贴条应选用与之相匹配的材料（具体按工艺文

37、件规定执行）。贴条在压制成型时加热温度不能太高（钛材为250-350），不得发生任何氧化现象。在压制贴条时应注意对贴条表面的保护，防止铁离子污染。对成型的贴条必须对圆弧处进行100%着色检查，如有裂纹则必须进行补焊并检查至合格后方可使用。 贴条前的要求a）、应将基层钢焊接余高打磨至与基层母材平齐，允差为0.5mm；整个筒内表面（含基层焊逢凹槽内）的污物应进行彻底清理干净，达到无灰尘杂质；b）、焊丝、贴条、垫板和复层焊接区域应抛光处理表面氧化物，然后用稠布蘸丙酮或无水酒精清理干净，注意不得有稠丝残留。清理焊接区氧化物及其他污染区域的宽度应不小于60mm；c）、任何焊接必须在清理后的2小时内进行，

38、否则应重新进行清理，被手等不洁之物触摸也应重新清理。焊接环境a）、操作人员所戴脚套、手套等防护用品及工作器具必须干净，周围人员不准抽烟或从事其他打磨等有污染性的作业，无关人员不得进入贴条焊接区；b）、贴条焊接时不能用电风扇等设施对筒内进行强烈吹风；c）、筒内清理好的焊丝应妥当放置不能脚踩弄脏；d）、焊接地线不能直接压在复层表面上以免打弧。贴条的组配点焊贴条组配点焊时必须保证焊接区域干净，保证贴条与筒体复层的配合间隙，在配合间隙0.5mm时，必须用千斤顶等工装压紧贴实。在有间隙时不得采用通过锤击、热定位点的方式消除间隙，确保定位焊点为银白色。当贴条下有垫板时，应先将垫板点焊固定，要求垫板不应高于

39、复层表面。钛复层与钛贴条之间的定位点焊间距为约50mm，贴条左右两条缝的定位焊点相互错开，定位焊尽量不加焊丝。 焊接工艺（焊接应待清理完全干燥后进行）a）、复合板设备贴条（含接管衬垫）焊接工艺必须按焊接工艺卡执行；如有特殊规定，应满足特殊规定的要求；b）、对工作条件恶劣和重要的复合板设备焊接一般分两层进行，第一层自熔，第二层填丝；焊丝应选用比母材塑性好、杂质元素含量少的牌号，直径大小要适当（具体的焊丝牌号及规格应严格按焊接工艺执行）；c）、焊接电流不宜过大，钛自熔电流采用90-110A，填丝采用120-150A（一般不得超过160A），焊接速度应尽量快（一般要达到13-15cm/min），严格

40、控制焊接层间温度小于60，否则会使焊接区域的基复层的结合强度降低而剥离，甚至会使钢基层熔化而严重影响贴条焊接性能，贴条盖板、加强板焊脚都应焊满且圆滑过渡；d）、环焊缝贴条焊接时应采用上坡或平焊位置，严禁采用下坡焊。焊接保护 复合板贴条焊接必须对焊缝和热影响区高温区域进行惰性气体保护，正面用形状和尺寸合适的保护罩通气保护，背面从合适的检漏孔位置通气保护。打底焊道和盖面焊道不允许存在任何氧化现象，若有必须打磨去除后重焊；若焊丝头存在氧化，则再次施焊前必须去除。焊后检验和补焊焊后首先应进行外观目视检验，对氧化、气孔和裂纹等缺陷应进行打磨去除补焊，然后按工艺文件和图纸要求进行气密、PT和水压等试验。对

41、PT和水压试验发现的缺陷补焊，应采用打磨去除缺陷区域部分，用火焰枪烘干去除内部的渗漏剂、水渍等物后再进行补焊。详细做好操作人员的记录并存档对清理、焊接和冷作等重要操作岗位应定人定岗，并由质检中心和制造部门做好详细记录，存档备查。（l）、钛材手工钨极氩弧焊（填丝焊）工艺参数实例（参考）。板厚坡口钨极直径焊丝（mm）焊接电弧氩气流量升/分层数焊接速度喷嘴直径（mm）型式（mm）直径截面电流（A）电压（V）喷嘴拖罩（m/h）（mm）0.5不打1.511115-30 8-12 8-141 7-81611.51.511.556-60 8-1216-201 7-8162坡口221.5280-100 10-

42、1420-251 7-8162.5单边2.521.52110-120 10-1420-251 7-81633323120-140 10-1425-30 1-2 7-81643323120-160 12-1625-30 1-2 7-8165V坡口3.5323130-160 12-1625-30 1-2 7-81663.5 3-433140-170 12-1625-30 2-3 6-7167双边3.5 3-433140-180 12-1625-30 3-4 6-716 10-20V坡口3.5 3-433160-200 12-1625-30 4-6 6-716 手工钨极氩弧焊实例（m）、钛材、镍材焊

43、接完毕，焊缝应为原始状态，不得进行酸洗或其他处理。7）、热处理、锻造加工操作要点： （a）、热处理工艺主要体现在加热、保温及冷却三个阶段，其中保温只是加热的继续。因此利用不同金属材料在加热及冷却中，组织转变的规律及其对性能的影响，便是各种热处理工艺方法的共同基础。所以在热处理作业时，一定要遵守工艺，严格按照加热、保温、冷却的曲线要求操作。（b）、钛和钛合金的热处理分类：消除应力退火；完全退火；真空退火；固溶和时效。（c）、钛和钛合金在室温下能与空气中的氧起反应，会产生一层极薄的氧化膜，在较高的温度下，除氧化速率加快外，还会向金属晶格内扩散，同时钛还会与空气中的H、N、C等起激烈反应，这些元素超

44、过一定量，都会使钛和钛合金的性能变坏。所以在热处理时，在空气中加热必须采取防止污染并尽可能缩短加热时间，热处理完毕后，必要时可进行酸洗或轻微的磨削以除去污染层。（d）、钛和钛合金热处理参考数据（作业中以工艺规定为准）合金类型合金牌号消除应力退火退火固溶处理固溶处理后退火加热温度保温小时加热温度保温小时加热温度保温小时加热温度保温小时（h）（h）（h）（h）纯钛或钛合金538-5931/3-2/3538-8160.03-2524-5381/2-1空冷或缓冷471-4952-4空冷或缓冷416-4407-8空冷或缓冷+Ti-6Al-4V482-6491/2-50空冷或缓冷 690-8710.03-

45、8空冷899-9680.16-1水冷469-6062-8空冷（e）、锻压加工是利用金属塑性变形得到一定形状制件的工序，通过锻压加工提高金属的机械性能，对一些负载大、工作条件苛刻的关键零件，一般都是锻压加工成型的。因此学习有关金属塑性、金属的流动规律、变形不均、残余应力、合理制坯、精密下料、加热技术等锻压理论极其重要。、钛和钛合金锻造的主要特性是变形抗力大，锻造温度范围窄和缺陷敏感性高。钛和钛合金的变形抗力受温度影响很大，当温度升高到钛的晶格由密排六方体向体心立方体转变时（ ），塑性显著提高，变形抗力大大降低，但温度过高会造成加热时的气体的严重污染，晶粒粗化，锻造质量变坏。钛材的加热一般采用煤气炉、电炉、感应炉，当用煤气炉加热时，火焰不能直接喷射到金属表面上，最好用挡板隔离，否则金属会被污染。钛的锻造温度一般控制在800-1200，在保证热透锻件整个断面时，温度不宜过高，加热时间不宜过长。钛和钛合金的镦粗、坯料相对高度（H/D即锻造比）应小于3，最好2.0-2.5，其余锻造中的基本工序，如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、芯轴拔长、扭转、切割、弯曲以及锻造比的计算和碳钢锻造操作基本相同。钛和钛合金的锻造温度参考数据如下：牌号锻造温度范围()初锻精锻加热温度终锻温度加热温度终锻温度TA1-TA3900-