1. Ukupna zavarljivost titanskih materijala
Komercijalno čisti (CP) titan (GR.1/GR.2/GR.3)
CP titan (jedna -faza) ima izvrsnu zavarljivost. Njegov nizak sadržaj legure smanjuje stvaranje krhkih intermetalnih faza tijekom zavarivanja, a njegova visoka toplinska vodljivost (u odnosu na legure titana) pomaže u ravnomjernoj raspodjeli topline, smanjujući lokalizirano pregrijavanje. Uobičajene metode zavarivanja (GTAW/TIG, PAW/plazma zavarivanje, LBW/zavarivanje laserskom zrakom) su sve primjenjive, a uz odgovarajuću zaštitu mogu se postići zavareni spojevi visokog integriteta.
+ Legure titana (npr. GR.5/Ti-6Al-4V)
GR.5 ima umjerenu zavarljivost. Prisutnost aluminija (-stabilizator) i vanadija (-stabilizator) uvodi izazove kao što su segregacija faza i grublje zrna u zoni zavara. Međutim, i dalje se može pouzdano zavarivati uz strogu kontrolu procesa (npr. mali unos topline, precizna zaštita).
Legure titana (npr. Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)
legure imaju dobru zavarljivost zbog svoje stabilne -faze na sobnoj temperaturi i manje osjetljivosti na unos topline, ali se rjeđe zavaruju u industrijskim primjenama u usporedbi s CP titanom i GR.5.
2. Osjetljivost titanskih zavara na pukotine
Nedostatak skrućivanja pucanja
Titan ima širok raspon smrzavanja, ali njegov metal za zavarivanje skrućuje se u jednoj-fazi (ili ) način, izbjegavajući stvaranje eutektičkih faza niskog{1}}taljenja na granicama zrna (primarni uzrok pucanja skrućivanja). To čini titan otpornim na pukotine od skrućivanja čak i uz veliki unos topline.
Hladno-krekiranje izazvano vodikom (HICC)
Ovo je najčešći tip pukotina u zavarenim spojevima od titana. Vodik može ući u zavar i ZUT zbog vlage u zaštitnom plinu, kontaminiranog dodatnog metala ili okolnog zraka. Na temperaturama nižim od 250 stupnjeva (482 stupnja F), vodik se spaja s titanom u obliku krhkog hidrida (TiH₂) koji se taloži duž granica zrna. Ovi hidridi stvaraju koncentracije naprezanja, što dovodi do hladnih pukotina tijekom-hlađenja nakon zavarivanja ili naknadne upotrebe (posebno pod vlačnim opterećenjima). CP titan i GR.5 osjetljivi su na HICC ako je zaštita neadekvatna.
Pukotine pod stresom
Preostala naprezanja od zavarivanja (uzrokovana neravnomjernim toplinskim širenjem/sažimanjem) mogu uzrokovati pucanje uslijed naprezanja u ZUT-u, posebno za komponente debelog-presjeka ili zavare s velikim ograničenjem. ZUT GR.5 sklon je ogrubljivanju zrna, što smanjuje duktilnost i čini ga osjetljivijim na pucanje uslijed zaostalog vlačnog naprezanja.
3. Promjene mehaničkih svojstava nakon zavarivanja
Varijacije snage
CP titan: Metal zavara i ZUT CP titana obično imaju malo veću čvrstoću od BM, ali manju duktilnost. ZUT se podvrgava grubljenju zrna zbog topline zavarivanja, povećavajući vlačnu čvrstoću za 5-10% (npr. vlačna čvrstoća GR.2 BM od 485 MPa naspram čvrstoće zavarenog spoja od 510-530 MPa), ali smanjujući istezanje za 10-15% (s 25% na 20-22%).
GR.5 legura titana: -zavareni GR.5 metal za zavarivanje ima martenzitnu fazu (nastalu brzim hlađenjem -faze tijekom zavarivanja), koja povećava vlačnu čvrstoću na ~1000 MPa (više od 860 MPa žarenog BM-a), ali drastično smanjuje duktilnost (istezanje pada s 12% na 5–8%). U ZUT-u GR.5 dolazi do grubljeg zrna i fazne transformacije, sa smanjenjem granice razvlačenja za 5-10% u usporedbi s BM-om zbog omekšanih mikrostruktura.
Duktilnost i smanjenje žilavosti
Za sve vrste titana, zavarivanje uzrokuje značajan pad duktilnosti i žilavosti u zoni zavara. Gruba zrna ZUT-a i ne-ravnotežna mikrostruktura metala zavara (npr. ' martenzit u GR.5) djeluju kao mjesta inicijacije pukotine, smanjujući žilavost loma za 20-30% (npr. žilavost loma GR.5 BM od 60 MPa·m¹/² naspram žilavosti zavarenog spoja od 40-45 MPa·m¹/²). Produljenje zavarenog spoja CP titana smanjuje se za 20–25% zbog grubljeg zrna u ZUT.
Degradacija performansi uslijed zamora
Zavareni spojevi su najslabija karika za otpornost na zamor. Kombinacija zaostalih naprezanja, mikrostrukturne nehomogenosti i potencijalne poroznosti/uključaka smanjuje čvrstoću na zamor titanskih zavara za 30-50% u usporedbi s BM-om. Na primjer, žareni GR.5 BM ima čvrstoću na zamor od 10⁷-ciklusa od 400 MPa, dok čvrstoća na zamor -zavarenog spoja pada na 180–250 MPa. Toplinska obrada nakon -zavarivanja (npr. žarenje-za ublažavanje naprezanja ili rekristalizacijsko žarenje) može djelomično obnoviti performanse zamora smanjenjem zaostalih naprezanja i pročišćavanjem mikrostruktura.
Promjene otpornosti na koroziju
Nepravilno zaštićeni titanski zavari mogu imati kontaminaciju kisikom/dušikom u ZUT-u, što smanjuje otpornost na koroziju u agresivnim medijima (npr. morska voda, kiseline). Međutim, uz potpunu zaštitu, otpornost na koroziju zavarenog spoja usporediva je s BM.
