Khả năng hàn giữa hợp kim titan và thép không gỉ

Khả năng hàn giữa hợp kim titan và thép không gỉ

Hợp kim titan và titan được sử dụng rộng rãi trong ngành:

• Hàng không vũ trụ
• Hóa dầu
• Thiết bị y tế và các lĩnh vực khác. Do cường độ riêng cao, điểm nóng chảy cao, độ bền tốt và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.

Tuy nhiên, do: mô đun đàn hồi thấp; khả năng hàn kém; và khả năng gia công của titan nên giá tương đối đắt, hạn chế ứng dụng của nó. Trong khi thép không gỉ là vật liệu kết cấu có độ bền cao; chi phí thấp; có khả năng chống ăn mòn; khả năng hàn tốt và khả năng gia công.

Nếu hợp kim titan và thép không gỉ có thể được sử dụng kết hợp. Thành phần composite có thể có các đặc tính tuyệt vời của hai vật liệu cùng một lúc, đồng thời giảm chi phí sản xuất. Tuy nhiên, việc hàn hợp kim titan và thép không gỉ thuộc loại hàn kim loại không giống nhau và không thể bỏ qua các vấn đề hàn khác nhau dễ xảy ra trong quá trình hàn.

Khả năng hàn của hợp kim Titan và Titan

Titan và hợp kim titan có hoạt tính hóa học cao. Ở nhiệt độ cao, chúng rất dễ phản ứng với hydro, oxy, carbon dioxide, nước… trong không khí, dẫn đến giảm độ dẻo và độ bền va đập của mối hàn, đồng thời gây giãn nở thể tích, căng thẳng lớn hơn. Điều này dẫn đến các lỗ gần đường nhiệt hạch, có thể dẫn đến các vết nứt nguội trong trường hợp nghiêm trọng.

Hợp kim titan và titan có tính chất vật lý nhiệt đặc biệt. Hợp kim titan có đặc điểm là điểm nóng chảy cao, khả năng tỏa nhiệt nhỏ và độ dẫn nhiệt thấp. Do đó, quá trình tan băng hàn dễ tạo ra cấu trúc quá nóng và làm cho các hạt tinh thể trở nên thô hơn.

Mô đun đàn hồi của titan và hợp kim titan nhỏ hơn thép khoảng một nửa nên biến dạng dư khi hàn tương đối lớn và việc hiệu chỉnh biến dạng sau khi hàn cũng khó khăn.

Khả năng hàn của thép không gỉ

Thép không gỉ Martensitic thường được thể hiện bằng thép 13% Cr (thường được gọi là thép không gỉ 420). Các vấn đề như:

• Giòn ở nhiệt độ thấp
• Suy giảm độ bền ở nhiệt độ thấp
• Giảm độ dẻo đi kèm với quá trình đông cứng dễ xảy ra trong quá trình hàn.

Thép không gỉ Ferritic được thể hiện bằng thép 18% Cr (thường được gọi là thép không gỉ 430)

Khi nhiệt độ hàn đạt khoảng 475°C, độ bền và độ cứng của thép sẽ được cải thiện đáng kể, đồng thời độ dẻo và dai sẽ giảm đáng kể dẫn đến hiện tượng giòn mạnh. Trong điều kiện gia nhiệt trong thời gian dài ở 700 ~ 800oC, nó dễ gặp các vấn đề như giảm khả năng chống ăn mòn và nứt chậm.

Thép không gỉ Austenitic được thể hiện bằng thép 18%Cr-8%Ni (thường được gọi là thép không gỉ 304)

Thường có hiệu suất hàn tốt. Tuy nhiên, khi hàn thép không gỉ hợp kim cao có hàm lượng niken và molypden cao, rất dễ:

• Xuất hiện vết nứt ở nhiệt độ cao
• Độ giòn pha σ
• Suy giảm khả năng chống ăn mòn
• Vết nứt do ăn mòn ứng suất và các khuyết tật khác.

Thép không gỉ song có các đặc tính của thép không gỉ austenit và ferritic

Có hiệu suất hàn tốt và ít nhạy cảm hơn khi hàn các vết nứt nóng. Tuy nhiên, sự gia tăng hàm lượng ferit trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt có thể gây ra các vấn đề như giảm khả năng chống ăn mòn và suy giảm độ bền ở nhiệt độ thấp.

Khả năng hàn toàn diện giữa hợp kim titan và thép không gỉ

Hiện nay, các phương pháp hàn hợp kim titan và thép không gỉ chủ yếu bao gồm:

• Hàn chùm tia laser
• Hàn plasma
• Hàn chùm tia điện tử
• Hàn nổ
• Hàn ma sát
• Hàn khuếch tán.

Titan, thành phần chính của hợp kim titan và sắt, thành phần chính của thép không gỉ, đều là những vật liệu có điểm nóng chảy cao. Nhưng điểm nóng chảy của chúng khác nhau ở 140°C. Trong quá trình hàn, khi thép không gỉ đã đạt đến trạng thái nóng chảy thì hợp kim titan vẫn ở trạng thái rắn. Lúc này vật liệu inox dễ dàng xâm nhập vào ranh giới thớ của vùng quá nhiệt, gây:

• Thất thoát vật liệu inox
• Cháy các nguyên tố hợp kim hoặc bay hơi
• Khiến mối hàn khó hàn lại với nhau.

Ngoài ra, titan có hoạt tính hóa học và dễ dàng phản ứng với sắt, crom, niken và các nguyên tố hợp kim khác trong thép không gỉ để tạo thành các hợp chất liên kim loại. Dễ hình thành các pha giòn và ứng suất bên trong lớn tại các mối nối trong quá trình liên kết, dẫn đến các vết nứt ở mối nối.

Hiện nay, vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết trong quá trình hàn hợp kim titan và thép không gỉ. Nhưng không thể phủ nhận rằng việc nghiên cứu hàn hợp kim titan và thép không gỉ mang lại lợi ích kinh tế rất lớn.

Kết luận

Cảm ơn bạn đã đọc bài viết của chúng tôi. Hy vọng nó có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về khả năng hàn giữa hợp kim titan và thép không gỉ. Nếu bạn cần mua Vật tư titanium hoặc Gia công titanium thì hãy liên hệ với chúng tôi.

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI KỸ THUẬT VŨ TẤN

Địa chỉ: 118/48/33 Đường Liên khu 5-6, Phường Bình Hưng Hòa B, Quận Bình Tân, Tp HCM

Mail: info@vutanco.com | Fanpage: facebook.com/congtyvutan

Website: www.vutanco.com & www.titan.net.vn

Điện thoại: 0932630089 – 0909930075