Soudabilité entre l'alliage de titane et l'acier inoxydable

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Soudabilité entre l'alliage de titane et l'acier inoxydable

Titane et alliages de titane sont largement utilisés dans l'aérospatiale, la pétrochimie, les équipements médicaux et d'autres domaines en raison de leur résistance spécifique élevée, de leur point de fusion élevé, de leur bonne ténacité et de leur excellente résistance à la corrosion. Cependant, en raison du faible module d'élasticité, de la mauvaise soudabilité et de l'ouvrabilité du titane, le prix est relativement cher , ce qui limite son application, tandis que l'acier inoxydable est un matériau structurel à haute résistance et à faible coût, et présente une bonne résistance à la corrosion, une bonne soudabilité et une bonne aptitude au traitement.

Soudabilité entre l'alliage de titane et l'acier inoxydable

Si alliage de titane et acier inoxydable peut être utilisé en combinaison, le composant composite peut avoir les excellentes propriétés des deux matériaux en même temps, tout en réduisant les coûts de production. Cependant, le soudage de l'alliage de titane et de l'acier inoxydable appartient au soudage de métaux différents, et divers problèmes de soudage susceptibles de se produire au cours du processus ne peuvent être ignorés.

Soudabilité du titane et des alliages de titane

Le titane et les alliages de titane ont une activité chimique élevée. À des températures élevées, ils réagissent très facilement avec l'hydrogène, l'oxygène, le dioxyde de carbone, l'eau, etc. dans l'air, ce qui entraîne une diminution de la plasticité et de la résistance aux chocs des joints soudés, et en même temps une expansion volumique provoque une plus grande stress. Cela conduit à des pores près de la ligne de fusion, ce qui peut conduire à des fissures froides dans les cas graves.

Le titane et les alliages de titane ont des propriétés thermophysiques spéciales. L'alliage de titane a les caractéristiques d'un point de fusion élevé, d'une faible capacité thermique et d'une faible conductivité thermique. Par conséquent, la décongélation par soudage produit facilement une structure surchauffée et rend les grains de cristal plus grossiers.

Le module d'élasticité du titane et des alliages de titane est environ la moitié plus petit que celui de l'acier, de sorte que la déformation résiduelle de soudage est relativement importante et la correction de la déformation après soudage est également difficile .

Soudabilité de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable martensitique est généralement représenté par 13% d'acier Cr (communément appelé acier inoxydable 420). Des problèmes tels que la fragilité à basse température, la détérioration de la ténacité à basse température et une diminution de la ductilité accompagnant le durcissement sont susceptibles de se produire pendant le soudage.

L'acier inoxydable ferritique est représenté par 18% d'acier Cr (communément appelé acier inoxydable 430). Lorsque la température de soudage atteint environ 475°C, la résistance et la dureté de l'acier seront considérablement améliorées, tandis que la plasticité et la ténacité seront considérablement réduites, entraînant une forte fragilisation. Dans des conditions de chauffage prolongé à 700 ~ 800 ℃, il est sujet à des problèmes tels qu'une résistance à la corrosion réduite et une fissuration retardée.

L'acier inoxydable austénitique est représenté par 18% d'acier Cr-8% Ni (communément appelé acier inoxydable 304), qui a généralement de bonnes performances de soudage. Cependant, lorsque l'acier inoxydable fortement allié à haute teneur en nickel et molybdène contenu est soudé, il est facile d'avoir une fissure à haute température, une fragilisation en phase , une baisse de la résistance à la corrosion, une fissure de corrosion sous contrainte et d'autres défauts.

L'acier inoxydable duplex a les caractéristiques de l'acier inoxydable austénitique et ferritique, a de bonnes performances de soudage et est moins sensible au soudage des fissures à chaud. Cependant, l'augmentation de la teneur en ferrite dans la zone affectée par la chaleur peut entraîner des problèmes tels qu'une résistance à la corrosion réduite et une détérioration de la ténacité à basse température.

Soudabilité complète entre l'alliage de titane et l'acier inoxydable

À l'heure actuelle, les méthodes de soudage de l'alliage de titane et de l'acier inoxydable comprennent principalement le soudage par faisceau laser, le soudage au plasma, le soudage par faisceau d'électrons, le soudage par explosif, le soudage par friction et le soudage par diffusion.

Le titane, le principal composant des alliages de titane, et le fer, le principal composant de l'acier inoxydable, sont tous deux des matériaux à point de fusion élevé, mais leurs points de fusion diffèrent de 140 °C. Dans le processus de soudage, lorsque l'acier inoxydable a atteint un état fondu, l'alliage de titane est toujours à l'état solide. À ce stade, le matériau en acier inoxydable pénètre facilement dans le joint de grain de la zone surchauffée, provoquant la perte du matériau en acier inoxydable, la combustion des éléments d'alliage ou l'évaporation, rendant le joint soudé difficile à souder.

De plus, le titane est chimiquement actif et réagit facilement avec le fer, le chrome , nickel et autres éléments d'alliage dans l'acier inoxydable pour former des composés intermétalliques. Il est facile de former des phases fragiles et des contraintes internes importantes au niveau des joints lors de la connexion, ce qui entraîne des fissures dans les joints.

À l'heure actuelle, il reste encore de nombreux problèmes à résoudre dans le soudage de l'alliage de titane et de l'acier inoxydable. Mais il est indéniable que la recherche sur le soudage de l'alliage de titane et de l'acier inoxydable présente de grands avantages économiques.

Conclusion 

Merci d'avoir lu notre article et nous espérons qu'il pourra vous aider à mieux comprendre la soudabilité entre l'alliage de titane et l'acier inoxydable . Si vous souhaitez trouver plus d'informations sur le titane et les alliages de titane, nous vous conseillons de visiter Métaux réfractaires avancés (ARM) pour plus d'informations.

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