1. Algemene lasbaarheid van titaniummaterialen
Commercieel zuiver (CP) titanium (GR.1/GR.2/GR.3)
CP-titanium (enkele -fase) heeft een uitstekende lasbaarheid. Het lage legeringsgehalte minimaliseert de vorming van broze intermetallische fasen tijdens het lassen, en de hoge thermische geleidbaarheid (ten opzichte van titaniumlegeringen) helpt de warmte gelijkmatig te verdelen, waardoor plaatselijke oververhitting wordt verminderd. Gangbare lasmethoden (GTAW/TIG, PAW/plasmabooglassen, LBW/laserstraallassen) zijn allemaal toepasbaar en met de juiste afscherming kunnen lasverbindingen met een hoge integriteit worden bereikt.
+ Titaniumlegeringen (bijv. GR.5/Ti-6Al-4V)
GR.5 heeft een matige lasbaarheid. De aanwezigheid van aluminium (-stabilisator) en vanadium (-stabilisator) introduceert uitdagingen zoals fasesegregatie en korrelvergroving in de laszone. Het kan echter nog steeds betrouwbaar worden gelast met strikte procescontrole (bijvoorbeeld lage warmte-inbreng, nauwkeurige afscherming).
Titaniumlegeringen (bijv. Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)
legeringen hebben een goede lasbaarheid vanwege hun stabiele -fase bij kamertemperatuur en lagere gevoeligheid voor warmte-inbreng, maar ze worden minder vaak gelast in industriële toepassingen vergeleken met CP titanium en GR.5.
2. Scheurgevoeligheid van titaniumlassen
Gebrek aan stollingsscheuren
Titanium heeft een breed bevriezingsbereik, maar het lasmetaal stolt in een enkele-fase (of ) manier, waardoor de vorming van laag-smeltende eutectische fasen bij korrelgrenzen (de belangrijkste oorzaak van stollingsscheuren) wordt vermeden. Dit maakt titanium immuun voor stollingsscheuren, zelfs bij hoge warmte-inbreng.
Waterstof-geïnduceerd koudscheuren (HICC)
Dit is het meest voorkomende scheurtype bij titaniumlassen. Waterstof kan de las en HAZ binnendringen door vocht in het beschermgas, verontreinigd vulmetaal of omgevingslucht. Bij temperaturen onder 250 graden (482 graden F) combineert waterstof met titanium om brosse hydride (TiH₂) precipitaten te vormen langs korrelgrenzen. Deze hydriden veroorzaken spanningsconcentraties, wat leidt tot koudescheuren tijdens -afkoeling na het lassen of daaropvolgend gebruik (vooral onder trekbelastingen). CP titanium en GR.5 zijn beide gevoelig voor HICC als de afscherming onvoldoende is.
Stress kraken
Restspanningen als gevolg van lassen (veroorzaakt door ongelijkmatige thermische uitzetting/samentrekking) kunnen spanningsscheuren in de HAZ veroorzaken, vooral bij componenten met dikke- secties of lassen met hoge weerstand. GR.5's HAZ is gevoelig voor korrelvergroving, waardoor de ductiliteit wordt verminderd en het gevoeliger wordt voor spanningsscheuren onder resttrekspanning.
3. Veranderingen in mechanische eigenschappen na het lassen
Variaties in sterkte
CP Titaan: Het lasmetaal en de HAZ van CP-titanium hebben doorgaans een iets hogere sterkte dan het BM, maar een lagere ductiliteit. De HAZ ondergaat korrelvergroving als gevolg van laswarmte, waardoor de treksterkte met 5–10% toeneemt (bijv. GR.2 BM treksterkte van 485 MPa versus lasverbindingssterkte van 510–530 MPa), maar de rek met 10–15% wordt verminderd (van 25% naar 20–22%).
GR.5 titaniumlegering: Het zo-gelaste GR.5-lasmetaal heeft een martensitische fase (gevormd door snelle afkoeling van de -fase tijdens het lassen), waardoor de treksterkte toeneemt tot ~1000 MPa (hoger dan de 860 MPa van het gegloeide BM) maar de ductiliteit drastisch wordt verminderd (de rek daalt van 12% naar 5–8%). De HAZ van GR.5 ervaart korrelvergroving en fasetransformatie, waarbij de vloeigrens met 5-10% afneemt in vergelijking met de BM als gevolg van verzachte microstructuren.
Vermindering van taaiheid en taaiheid
Voor alle titaniumkwaliteiten veroorzaakt lassen een aanzienlijke daling van de ductiliteit en taaiheid in de laszone. De grove korrels van de HAZ en de niet-evenwichtsmicrostructuur van het lasmetaal (bijv. 'martensiet in GR.5) fungeren als scheurinitiatielocaties, waardoor de breuktaaiheid met 20–30% wordt verlaagd (bijv. GR.5 BM breuktaaiheid van 60 MPa·m¹/² vs. lasverbindingstaaiheid van 40–45 MPa·m¹/²). De rek van de lasverbindingen van CP titanium neemt af met 20-25% als gevolg van korrelvergroving in de HAZ.
Vermoeidheid Prestatievermindering
Lasverbindingen zijn de zwakste schakel als het gaat om weerstand tegen vermoeiing. De combinatie van restspanningen, microstructurele inhomogeniteit en potentiële porositeit/insluitsels vermindert de vermoeiingssterkte van titaniumlassen met 30-50% vergeleken met de BM. Gegloeide GR.5 BM heeft bijvoorbeeld een vermoeiingssterkte over 10⁷-cycli van 400 MPa, terwijl de vermoeiingssterkte als-gelaste verbinding daalt tot 180–250 MPa. Warmtebehandeling na-het lassen (bijvoorbeeld spanningsontlating-of rekristallisatie-gloeien) kan de vermoeiingsprestaties gedeeltelijk herstellen door restspanningen te verminderen en microstructuren te verfijnen.
Veranderingen in corrosiebestendigheid
Onjuist afgeschermde titaniumlassen kunnen zuurstof/stikstofverontreiniging in de HAZ veroorzaken, waardoor de corrosieweerstand in agressieve media (bijv. zeewater, zuren) afneemt. Bij volledige afscherming is de corrosieweerstand van de lasverbinding echter vergelijkbaar met die van BM.
