本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝，本发明还涉及该焊丝的制备方法。
背景技术：
马氏体是指奥氏体通过无扩散型相变而转变成的体心立方的亚稳相，是碳在铁中过饱和的间隙固溶体，其原始组织为马氏体，通过时效而产生强化的铁镍合金。与其它钢种不同，马氏体时效不锈钢是一种通过低碳马氏体相变、时效强化两种强化效应的叠加得到的一种超高强度不锈钢。这种钢不仅具备马氏体时效钢的所有优点，而且具备其它马氏体时效钢所不具备的耐腐蚀特性，并改进了沉淀硬化不锈钢的某些性能。所以此马氏体时效不锈钢逐步代替沉淀硬化不锈钢作为高强度不锈钢，成为一种发展的重要趋势。此钢在完全硬化状态时，具有最佳耐蚀性，也有最好的耐硫化物应力腐蚀破裂性能。不仅具有高的强度，还同时具备优良的断裂韧性，横向力学性能和耐应力腐蚀性能。此类钢的优良综合性能，被广泛用于宇航、核反应堆和石油化工等领域。
18ni250马氏体时效不锈钢主要由18％的ni、8.5％的co、5.0％的mo、0.4％的ti和0.1％的al组成。18ni马氏体时效钢具有优良的机械性能和良好的淬火性能。经过820℃空冷的固溶处理后，18ni马氏体时效钢的组织为超低碳、高ni的单相马氏体，再将它再进行490～510℃的时效处理并空冷后，就会有金属间化合物沉淀在马氏体区域析出、细化、弥散，从而使钢得以强化。一般情况下18ni马氏体时效钢线进行机械加工，在进行时效处理。这是因为其在时效处理中尺寸变化非常小(18ni250的收缩率仅为0.06～0.07)所以，在整个加工工艺流程中可省去精加工，这是马氏体时效钢的最大优点。18ni250被广泛应用于民用领域(如冷冲模、精密模具、水翼船支架等)及军事领域(如飞机起落架、铀浓缩用离心分离机的旋转桶、导弹壳体、火箭发动机壳体等)。
目前，关于18ni250马氏体不锈钢焊接问题仅有少量焊接工艺方面的报道，尚未见关于其熔焊连接焊接材料的报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有良好的焊接工艺性能。
本发明的另一个目的是提供18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：钴粉12.0％-14.0％，镍粉9.0％-12.0％，钼粉8.0％-10.0％，电解铝粉0.5％-0.1％，金红石粉20.0％-23.0％，钛白粉4.0％-7.0％，白云石粉5％-7％，钛铁矿粉3.0％-5.0％，钛铁粉9.0％-11.0％，白泥粉9.0％-11.0％，云母粉5％-7％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于：
焊皮为316不锈钢钢带。
药芯焊丝中药芯粉末的的填充量为26％-30％。
本发明所采用的另一个技术方案是，18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1：按质量百分比分别称取钴粉12.0％-14.0％，镍粉9.0％-12.0％，钼粉8.0％-10.0％，电解铝粉0.5％-0.1％，金红石粉20.0％-23.0％，钛白粉4.0％-7.0％，白云石粉5％-7％，钛铁矿粉3.0％-5.0％，钛铁粉9.0％-11.0％，白泥粉9.0％-11.0％，云母粉5％-7％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的钛白粉、白云石粉、钛铁矿粉、白泥粉和云母粉混合得到混合药粉a，向混合药粉a中加入钠水玻璃粘结剂并混合均匀，然后放置于加热炉中烧结，碾碎、过筛，得到混合药粉b；
步骤3：将步骤1称取的钼粉、镍粉、钴粉、电解铝粉、铁粉、金红石粉和钛铁矿粉与步骤2得到的混合药粉b混合均匀，置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
步骤4：通过药芯焊丝制丝机把步骤3得到的药芯粉末包裹在316不锈钢钢带内，并采用成型机将316不锈钢钢带闭合，得到焊丝半成品，用丙酮擦拭干净再进行拉拔，拉拔至直径为1.2-1.6mm；
步骤5：焊丝半成品经步骤4拉拔完毕后，用蘸有丙酮的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，得到18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝。
步骤2中：烧结温度为750℃，烧结时间为4-6h，过筛粒度60-140目。
步骤3中：烘干温度为220℃，烘干时间为2h。
步骤4中：316不锈钢钢带宽度为7mm，厚度0.3mm。
步骤4中：药芯焊丝中药芯粉末的的填充量为26％-30％。
本发明的有益效果是，
(1)本发明药芯焊丝和不锈钢焊条、实心焊丝相比，具有焊接飞溅少、焊缝成型美观、良好焊接工艺性能的优点；可用于连续送丝自动焊机，具有节约保护气体和较高的生产效率；
(2)本发明药芯焊丝利用矿物渣系产生熔渣，使焊接时形成的熔池得到保护，起到了自保护的作用；
(3)本发明药芯焊丝的制备方法简单，操作方便，可用于批量化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：钴粉12.0％-14.0％，镍粉9.0％-12.0％，钼粉8.0％-10.0％，电解铝粉0.5％-0.1％，金红石粉20.0％-23.0％，钛白粉4.0％-7.0％，白云石粉5％-7％，钛铁矿粉3.0％-5.0％，钛铁粉9.0％-11.0％，白泥粉9.0％-11.0％，云母粉5％-7％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；焊皮为316不锈钢钢带；该焊丝中药芯粉末的的填充量为20％-25％。
该焊丝中各组分的作用和功能如下：
钼在熔敷金属中是促使铁素体形成并稳定的元素，另外，根据母材的性能金属钼的加入可以提高钢的耐蚀性，钼能促进fe-cr合金的钝化；
钴是一种奥氏体形成元素，钴通过固溶强化来增加马氏体的硬度；
镍是在奥氏体区的元素无限扩大，可以在奥氏体完全溶解，在焊接高温镍冷却过程可以大大降低奥氏体转变温度的相变，从而抑制块状先共析铁素体晶粒体和铁素体的侧板吧最先形成，有利于针状铁素体的形成，和较低的相转变温度也可以保证均匀细小的针状铁素体析出，焊缝韧性好，是一种可以提高珠光体型焊缝金属韧性的元素；
电解铝具有促进针状铁素体的形成，在焊缝金属中起到了提高焊接接头的韧性；
钼在熔敷金属中是促使铁素体形成并稳定的元素，电解铝具有促进针状铁素体的形成，金属钴是一种奥氏体形成元素，而金属镍促进奥氏体的形成，使焊缝中有生成奥氏体的趋势，4种金属粉配合使用，使得奥氏体与铁素体在焊缝中成一定比例；
金红石属于低电离元素的物质，有稳弧的作用，可改善焊丝的引弧性能并且提高电弧燃烧的稳定性，而且金红石还具有一定的造渣功能；
钛白粉是一种很好的造气、造渣、去氢材料，适合于自保护药芯焊丝特殊的冶金过程以及良好的焊缝成形的需要，可以进行造气和造渣，从而形成较为有效的气-渣联合自保护环境，这样的焊丝就适合于特殊的施焊环境；
金红石，可以使焊丝药芯在焊接熔化的过程中实现“短渣”的特性，对焊缝熔态金属的铺展十分有利，还可以起到稳定电弧的作用，适量的金红石不仅稳弧，而且减少焊接飞溅，还能促进熔池金属的铺展，使焊缝成型良好以减少焊缝中气孔的形成；
钛铁矿，系混合物，熔点要根据tio2、feo、fe2o3含量确定，在焊接过程中起的作用：促使熔滴以雾状过渡；促使焊缝成型细而光滑；有助于提高焊速，使焊缝易脱渣，但对方向性焊接和飞溅不利；
云母，系混合物，熔点1400℃，具有稳弧和造渣的功能；
白泥，熔点1810℃，主要用作粘结剂，还有造渣作用；
钛白粉，化工产品，熔点1560℃，焊接时起的作用：稳弧，使熔池平静，少飞溅，有导电性，操作方便；形成短渣，对立、仰焊有显著效果；能产生活泼的熔渣，均匀覆盖在焊缝上保护焊缝，tio2在高温下熔渣粘度很低；脱渣方便，tio2结晶速度快；使焊波细致；能与氧化铁结合成为钛酸盐进入熔渣起脱氧作用；
钛铁，在焊接过程中有优良的脱氧作用。
18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1：按质量百分比分别称取钴粉12.0％-14.0％，镍粉9.0％-12.0％，钼粉8.0％-10.0％，电解铝粉0.5％-0.1％，金红石粉20.0％-23.0％，钛白粉4.0％-7.0％，白云石粉5％-7％，钛铁矿粉3.0％-5.0％，钛铁粉9.0％-11.0％，白泥粉9.0％-11.0％，云母粉5％-7％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的钛白粉、白云石粉、钛铁矿粉、白泥粉和云母粉混合得到混合药粉a，向混合药粉a中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，然后放置于加热炉中750℃烧结4-6h，碾碎、过60-140目筛，得到混合药粉b；
步骤3：将步骤1称取的钼粉、镍粉、钴粉、电解铝粉、铁粉、金红石粉和钛铁矿粉与步骤2得到的混合药粉b混合均匀，置于烘干炉中220℃烘干2h，得到药芯粉末；
步骤4：通过药芯焊丝制丝机把步骤3得到的药芯粉末包裹在316不锈钢钢带内，焊丝中药芯粉末的的填充量为26％-30％，并采用成型机将宽度为7mm，厚度0.3mm的316不锈钢钢带闭合，得到焊丝半成品，用丙酮擦拭干净再进行拉拔，拉拔至直径为1.2-1.6mm；
步骤5：焊丝半成品经步骤4拉拔完毕后，用蘸有丙酮的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，得到18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝。
实施例1
步骤1：称取钴粉120.0g，镍粉100.0g，钼粉100.0g，电解铝粉1.0g，金红石粉200.0g，钛白粉40.0g，白云石粉50.0g，钛铁矿粉40.0g，钛铁粉100.0g，白泥粉100.0g，云母粉60.0g，铁粉89.0g。
步骤2：将步骤1称取的钛白粉、白云石粉、钛铁矿粉、白泥粉和云母粉混合得到混合药粉a，向混合药粉a中加入180g水玻璃粘结剂并混合均匀，然后放置于加热炉中750℃烧结4h，碾碎、过60-140目筛网，得到混合药粉b；
步骤3：将步骤1称取的钼粉、镍粉、钴粉、电解铝粉、铁粉、金红石粉和钛铁矿粉与步骤2得到的混合药粉b混合均匀，置于烘干炉中220℃烘干2h，得到药芯粉末；
步骤4：将宽度为7mm、厚度0.3mm的316不锈钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将不锈钢钢带轧制成u型槽，将步骤3得到的药芯粉末放入u型槽中，药芯粉末的填充率控制在26％，然后用成型机使u型槽碾压闭合，用丙酮擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm，用蘸有丙酮的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，得到18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝。
实施例1制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，保护气体为co2。焊接条件为：焊接电流为140-180a，焊接电压为15.5-24.5v。经测试，焊接接头的抗拉强度为765mpa，屈服极限为502mpa，断面收缩率42％，冲击功为71j。性能符合18ni250马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例2
步骤1：称取钴粉130.0g，镍粉110.0g，钼粉90.0g，电解铝粉3.0g，金红石粉220.0g，钛白粉60.0g，白云石粉60.0g，钛铁矿粉40.0g，钛铁粉90.0g，白泥粉90.0g，云母粉70.0g，铁粉37.0g。
步骤2：将步骤1称取的钛白粉、白云石粉、钛铁矿粉、白泥粉和云母粉混合得到混合药粉a，向混合药粉a中加入180g水玻璃粘结剂并混合均匀，然后放置于加热炉中750℃烧结5h，碾碎、过60-140目筛网，得到混合药粉b；
步骤3：将步骤1称取的钼粉、镍粉、钴粉、电解铝粉、铁粉、金红石粉和钛铁矿粉与步骤2得到的混合药粉b混合均匀，置于烘干炉中220℃烘干2h，得到药芯粉末；
步骤4：将宽度为7mm、厚度0.3mm的316不锈钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将不锈钢钢带轧制成u型槽，将步骤3得到的药芯粉末放入u型槽中，药芯粉末的填充率控制在27％，然后用成型机使u型槽碾压闭合，用丙酮擦拭干净再进行拉拔至直径为1.4mm，用蘸有丙酮的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，得到18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝。
实施例2制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，保护气体为co2。焊接条件为：焊接电流为140-180a，焊接电压为15.5-24.5v。经测试，焊接接头的抗拉强度为701mpa，屈服极限为593mpa，断面收缩率61％，冲击功为61j。性能符合18ni250马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例3
步骤1：称取钴粉130.0g，镍粉110.0g，钼粉90.0g，电解铝粉3.0g，金红石粉220.0g，钛白粉60.0g，白云石粉60.0g，钛铁矿粉40.0g，钛铁粉90.0g，白泥粉90.0g，云母粉70.0g，铁粉37.0g。
步骤2：将步骤1称取的钛白粉、白云石粉、钛铁矿粉、白泥粉和云母粉混合得到混合药粉a，向混合药粉a中加入180g水玻璃粘结剂并混合均匀，然后放置于加热炉中750℃烧结6h，碾碎、过60-140目筛网，得到混合药粉b；
步骤3：将步骤1称取的钼粉、镍粉、钴粉、电解铝粉、铁粉、金红石粉和钛铁矿粉与步骤2得到的混合药粉b混合均匀，置于烘干炉中220℃烘干2h，得到药芯粉末；
步骤4：将宽度为7mm、厚度0.3mm的316不锈钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将不锈钢钢带轧制成u型槽，将步骤3得到的药芯粉末放入u型槽中，药芯粉末的填充率控制在28％，然后用成型机使u型槽碾压闭合，用丙酮擦拭干净再进行拉拔至直径为1.6mm，用蘸有丙酮的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，得到18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝。
实施例3制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，保护气体为co2。焊接条件为：焊接电流为140-180a，焊接电压为15.5-24.5v。经测试，焊接接头的抗拉强度为701mpa，屈服极限为593mpa，断面收缩率61％，冲击功为61j。性能符合18ni250马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例4
步骤1：称取钴粉140.0g，镍粉120.0g，钼粉80.0g，电解铝粉4.0g，金红石粉230.0g，钛白粉50.0g，白云石粉50.0g，钛铁矿粉30.0g，钛铁粉100.0g，白泥粉110.0g，云母粉60.0g，铁粉26.0g。
步骤2：将步骤1称取的钛白粉、白云石粉、钛铁矿粉、白泥粉和云母粉混合得到混合药粉a，向混合药粉a中加入180g水玻璃粘结剂并混合均匀，然后放置于加热炉中750℃烧结4.5h，碾碎、过60-140目筛网，得到混合药粉b；
步骤3：将步骤1称取的钼粉、镍粉、钴粉、电解铝粉、铁粉、金红石粉和钛铁矿粉与步骤2得到的混合药粉b混合均匀，置于烘干炉中220℃烘干2h，得到药芯粉末；
步骤4：将宽度为7mm、厚度0.3mm的316不锈钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将不锈钢钢带轧制成u型槽，将步骤3得到的药芯粉末放入u型槽中，药芯粉末的填充率控制在26％，然后用成型机使u型槽碾压闭合，用丙酮擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm，用蘸有丙酮的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，得到18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝。
实施例4制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，保护气体为co2。焊接条件为：焊接电流为140-180a，焊接电压为15.5-24.5v。经测试，焊接接头的抗拉强度为734mpa，屈服极限为503mpa，断面收缩率45％，冲击功为63j。性能符合18ni250马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例5
步骤1：称取钴粉140.0g，镍粉110.0g，钼粉100.0g，电解铝粉3.0g，金红石粉220.0g，钛白粉50.0g，白云石粉60.0g，钛铁矿粉30.0g，钛铁粉100.0g，白泥粉110.0g，云母粉70.0g，铁粉27.0g。
步骤2：将步骤1称取的钛白粉、白云石粉、钛铁矿粉、白泥粉和云母粉混合得到混合药粉a，向混合药粉a中加入180g水玻璃粘结剂并混合均匀，然后放置于加热炉中750℃烧结6h，碾碎、过60-140目筛网，得到混合药粉b；
步骤3：将步骤1称取的钼粉、镍粉、钴粉、电解铝粉、铁粉、金红石粉和钛铁矿粉与步骤2得到的混合药粉b混合均匀，置于烘干炉中220℃烘干2h，得到药芯粉末；
步骤4：将宽度为7mm、厚度0.3mm的316不锈钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将不锈钢钢带轧制成u型槽，将步骤3得到的药芯粉末放入u型槽中，药芯粉末的填充率控制在27％，然后用成型机使u型槽碾压闭合，用丙酮擦拭干净再进行拉拔至直径为1.4mm，用蘸有丙酮的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，得到18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝。
实施例5制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，保护气体为co2。焊接条件为：焊接电流为140-180a，焊接电压为15.5-24.5v。经测试，焊接接头的抗拉强度为705mpa，屈服极限为490mpa，断面收缩率52％，冲击功为65j。性能符合18ni250马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例6
步骤1：称取钴粉140.0g，镍粉100.0g，钼粉90.0g，电解铝粉4.0g，金红石粉200.0g，钛白粉60.0g，白云石粉70.0g，钛铁矿粉50.0g，钛铁粉90.0g，白泥粉90.0g，云母粉50.0g，铁粉56.0g。
步骤2：将步骤1称取的钛白粉、白云石粉、钛铁矿粉、白泥粉和云母粉混合得到混合药粉a，向混合药粉a中加入180g水玻璃粘结剂并混合均匀，然后放置于加热炉中750℃烧结4.5h，碾碎、过60-140目筛网，得到混合药粉b；
步骤3：将步骤1称取的钼粉、镍粉、钴粉、电解铝粉、铁粉、金红石粉和钛铁矿粉与步骤2得到的混合药粉b混合均匀，置于烘干炉中220℃烘干2h，得到药芯粉末；
步骤4：将宽度为7mm、厚度0.3mm的316不锈钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将不锈钢钢带轧制成u型槽，将步骤3得到的药芯粉末放入u型槽中，药芯粉末的填充率控制在30％，然后用成型机使u型槽碾压闭合，用丙酮擦拭干净再进行拉拔至直径为1.6mm，用蘸有丙酮的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，得到18ni250不锈钢用气保护型药芯焊丝。
实施例6制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，保护气体为co2。焊接条件为：焊接电流为140-180a，焊接电压为15.5-24.5v。经测试，焊接接头的抗拉强度为794mpa，屈服极限为586mpa，断面收缩率58％，冲击功为56j。性能符合18ni250马氏体时效不锈钢的使用要求。
本发明药芯焊丝和不锈钢焊条、实心焊丝相比，具有焊接飞溅少、焊缝成型美观、良好焊接工艺性能的优点；可用于连续送丝自动焊机，具有节约保护气体和较高的生产效率；丝利用矿物渣系产生熔渣，使焊接时形成的熔池得到保护，起到了自保护的作用；制备方法简单，操作方便，可用于批量化生产。