本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝，本发明还涉及该焊丝的制备方法。
背景技术：
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；马氏体时效不锈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，另外，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。因此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，被广泛用于宇航、核反应堆和石油化工等领域。
ph13-8mo马氏体时效不锈钢主要由8％的ni、2％的mo、13％的cr组成。ph13-8mo马氏体时效不锈钢通过热处理：(1)固溶处理时，即将钢加热到ac3以上50℃左右(此时所有析出相溶解且晶粒又不剧烈长大)，然后空冷，获得均匀、细小的板条状马氏体组织；在此状态钢的硬度较低，可进行各种冷变形、焊接及切削加工；(2)时效处理时，可分为最高强化的时效处理和过时效处理：前者温度一般为480℃左右，时效时间约3小时，此时可使钢得到最好的强韧性配合，强度较高；过时效处理温度高于最强时效处理温度，此时强度稍低但具有较高的韧性。ph13-8mo用于冷顶镦和机加工紧固件、飞机部件、核反应堆部件以及石油化工装备。
ph13-8mo不锈钢主要作为高强钢使用，目前鲜有与之对应的自保护药芯焊丝，所以研制与之匹配的焊材就相当必要。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝，用于ph13-8mo马氏体时效不锈钢的焊接，不用外加保护气，焊接飞溅小、焊后无需清理，具有良好的焊接工艺性。
本发明还提供了上述焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：
金属钼15％-20％，金属镍4％-7％，金属铬3％-6％，电解铝3％-5％，氟化钡22％-28％，金红石10％-12％，锆英砂8％-10％，镁铝合金粉4％-7％，氧化铝3％-5％，石英2％-5％，碳酸锂1％-2.5％，氧化镁1.5％-3％，硅铁和钛铁各0.5％-1％，硼粉1％-1.5％，稀土0.5％-1.5％，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：
药芯的填充率为20％-28％。
外皮材料为304不锈钢钢带。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下原料：
金属钼15％-20％，金属镍4％-7％，金属铬3％-6％，电解铝3％-5％，氟化钡22％-28％，金红石10％-12％，锆英砂8％-10％，镁铝合金粉4％-7％，氧化铝3％-5％，石英2％-5％，碳酸锂1％-2.5％，氧化镁1.5％-3％，硅铁、钛铁各0.5％-1％，硼粉1％-1.5％，稀土0.5％-1.5％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；其中，称取的所有原料都为粉末状；
步骤2、将步骤1中称取的氟化钡，石英，碳酸锂，氧化铝和氧化镁混合，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，之后置于加热炉中烧结，再依次进行研磨、过筛处理，得到混合药粉b，其中，添加的水玻璃粘结剂的质量为混合药粉a质量的15％-21％；
步骤3、将步骤1中称取的金属钼、金属镍、金属铬、电解铝、铁粉、镁铝合金、金红石、锆英砂、硅铁、钛铁、硼粉和稀土与步骤2制得的混合粉b混合，搅拌均匀后烘干，得到药芯粉末；
步骤4、称取外皮，将外皮置于药芯焊丝成型机的放带机上，将外皮轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤3得到的药芯粉末，再通过成型机将u型槽外皮闭合、拉拔，得到药芯焊丝半成品；
步骤5、用拉丝机将步骤4制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝。
步骤2中：烧结温度为600℃-800℃，烧结时间为4h-6h。
步骤3中：烘干温度为200℃-300℃，烘干时间为2h-3h。
步骤4中：外皮材料为304不锈钢钢带。
步骤4中：药芯的填充率为20％-28％。
本发明的有益效果在于：
1.本发明ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝，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；
2.药芯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，具有节约保护气体和较高的生产效率，且焊缝脱渣性良好，可用于连续送丝自动焊机；
3.本发明ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝的制备方法简单，操作方便，适用于自动焊机，具有较高的生产效率。
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。
本发明所采用的技术方案是，一种ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：
金属钼15％-20％，金属镍4％-7％，金属铬3％-6％，电解铝3％-5％，氟化钡22％-28％，金红石10％-12％，锆英砂8％-10％，镁铝合金粉4％-7％，氧化铝3％-5％，石英2％-5％，碳酸锂1％-2.5％，氧化镁1.5％-3％，硅铁和钛铁各0.5％-1％，硼粉1％-1.5％，稀土0.5％-1.5％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。
其中，药芯中各组分的作用：
1、金属铬，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，金属镍促进奥氏体的形成，使焊缝中有生成奥氏体的趋势，四种金属粉配合使用，从而使得奥氏体与铁素体在焊缝中成一定比例；
2、金属铬对强度的提高有一定的作用，可以使钢在具有氧化性的介质中产生一种与基体组织牢固结合的铬铁氧化物的钝化膜；铬对强度的影响表现为适量的铬元素能提高焊缝金属的强韧性；
3、金属镍，在焊缝金属中也能起到一定的固溶强化作用，可以促进针状铁素体析出，并细化晶粒；
4、电解铝粉，在焊缝金属中起到了提高焊接接头的韧性；
5、镁铝合金粉，结合空气中的氧气从而达到去除熔池中的氧元素的作用，使得焊缝中的其他组分得到了保护；
6、氟化钡，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；
7、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；
8、锆英砂，熔化产生两种变体，一种单斜晶体，另一种稳定的正方晶体。晶体转变体积发生约7％变化，利用这一特性可以改善焊剂的脱渣性能，有利于脱渣；
9、氧化铝，石英，氧化镁具有造渣的作用，在焊接时，形成的熔渣可以对熔池起到保护作用；
10、碳酸锂，可以在不影响熔敷金属冲击韧性的条件下抑制氮气孔的产生，li的沸点很低，不会残留在熔敷金属中影响熔敷金属的组织和力学性能；
11、稀土、硼粉在焊缝的熔敷金属中起到细化晶粒的作用；
药芯的填充率为20％-28％；
外皮材料为304不锈钢钢带；
本发明ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下原料：
金属钼15％-20％，金属镍4％-7％，金属铬3％-6％，电解铝3％-5％，氟化钡22％-28％，金红石10％-12％，锆英砂8％-10％，镁铝合金粉4％-7％，氧化铝3％-5％，石英2％-5％，碳酸锂1％-2.5％，氧化镁1.5％-3％，硅铁、钛铁各0.5％-1％，硼粉1％-1.5％，稀土0.5％-1.5％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
其中，称取的所有原料都为粉末状；
步骤2、将步骤1中称取的氟化钡，石英，碳酸锂，氧化铝和氧化镁混合，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，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为600℃-800℃，烧结时间为4h-6h；再依次进行研磨、过筛处理，得到混合药粉b，其中，添加的水玻璃粘结剂的质量为混合药粉a质量的15％-21％；
步骤3、将步骤1中称取的金属钼、金属镍、金属铬、电解铝、铁粉、镁铝合金、金红石、锆英砂、硅铁、钛铁、硼粉和稀土与步骤2制得的混合粉b混合，搅拌均匀后烘干，烘干温度为200℃-300℃，烘干时间为2h-3h，得到药芯粉末；
步骤4、称取304不锈钢钢带外皮，将外皮置于药芯焊丝成型机的放带机上，将外皮轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤3得到的药芯粉末，药芯的填充率(药芯与焊丝的质量比)为20％-28％，再通过成型机将u型槽外皮闭合、拉拔，得到药芯焊丝半成品；
步骤5、用拉丝机将步骤4制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝；
一般，将药芯焊丝的直径拉拔至1.2mm-2.0mm；
其中，稀土主要成分为氧化铈。
实施例1
制备ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝：
步骤1，称取粉末状的：氟化钡250g、石英30g、碳酸锂10g、氧化铝35g和氧化镁20g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为600℃，烧结时间为4h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为140目(即109μm)，得到混合粉b；
步骤2，称取粉末状的：金属钼180g、金属镍60g、金属铬50g、电解铝40g、铁粉60g、镁铝合金45g、金红石100g、锆英砂80g、硅铁10g、钛铁10g、硼粉10g和稀土10g与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤2h，烘烤温度为200℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯的填充率控制为20％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.2mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝。
采用实施例1的方法制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，无需外加保护气体。焊接电流为165a-195a，焊接电压为19.5v-21.5v。焊接接头的抗拉强度为853mpa，屈服极限为641mpa，断面收缩率58％，冲击功为58j。性能符合ph13-8mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例2
制备ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝：
步骤1，称取粉末状的：氟化钡240g、石英30g、碳酸锂10g、氧化铝35g和氧化镁10g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为700℃，烧结时间为5h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为140目(即109μm)，得到混合粉b；
步骤2，称取粉末状的：金属钼170g、金属镍70g、金属铬50g、电解铝40g、铁粉70g、镁铝合金55g、金红石110g、锆英砂70g、硅铁10g、钛铁10g、硼粉10g和稀土10g与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤2.5h，烘烤温度为250℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯的填充率控制为22％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.4mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝。
采用实施例2的方法制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，无需外加保护气体。焊接电流为165a-195a，焊接电压为19.5v-21.5v。焊接接头的抗拉强度为877mpa，屈服极限为663mpa，断面收缩率61％，冲击功为61j。性能符合ph13-8mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例3
制备ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝：
步骤1，称取粉末状的：氟化钡250g、石英30g、碳酸锂10g、氧化铝35g和氧化镁10g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为800℃，烧结时间为6h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为140目(即109μm)，得到混合粉b；
步骤2，称取粉末状的：金属钼170g、金属镍60g、金属铬40g、电解铝50g、铁粉50g、镁铝合金75g、金红石120g、锆英砂70g、硅铁10g、钛铁10g、硼粉10g和稀土10g与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤3h，烘烤温度为300℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯的填充率控制为24％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.6mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝。
采用实施例3的方法制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，无需外加保护气体。焊接电流为165a-195a，焊接电压为19.5v-21.5v。焊接接头的抗拉强度为857mpa，屈服极限为632mpa，断面收缩率60％，冲击功为59j。性能符合ph13-8mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例4
制备ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝：
步骤1，称取粉末状的：氟化钡240g、石英30g、碳酸锂10g、氧化铝25g和氧化镁10g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为750℃，烧结时间为4.5h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为140目(即109μm)，得到混合粉b；
步骤2，称取粉末状的：金属钼170g、金属镍70g、金属铬50g、电解铝50g、铁粉30g、镁铝合金75g、金红石110g、锆英砂80g、硅铁10g、钛铁10g、硼粉10g和稀土10g与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤2.5h，烘烤温度为200℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯的填充率控制为24％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.6mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝。
采用实施例4的方法制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，无需外加保护气体。焊接电流为165a-195a，焊接电压为19.5v-21.5v。焊接接头的抗拉强度为831mpa，屈服极限为622mpa，断面收缩率48％，冲击功为55j。性能符合ph13-8mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例5
制备ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝：
步骤1，称取粉末状的：氟化钡250g、石英30g、碳酸锂10g、氧化铝35g和氧化镁10g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为700℃，烧结时间为4h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为140目(即109μm)，得到混合粉b；
步骤2，称取粉末状的：金属钼170g、金属镍60g、金属铬40g、电解铝50g、铁粉50g、镁铝合金75g、金红石120g、锆英砂70g、硅铁10g、钛铁10g、硼粉10g和稀土10g与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤3h，烘烤温度为250℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯的填充率控制为26％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.8mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝。
采用实施例5的方法制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，无需外加保护气体。焊接电流为165a-195a，焊接电压为19.5v-21.5v。焊接接头的抗拉强度为889mpa，屈服极限为689mpa，断面收缩率54％，冲击功为64j。性能符合ph13-8mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例6
制备ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝：
步骤1，称取粉末状的：氟化钡250g、石英20g、碳酸锂10g、氧化铝30g和氧化镁10g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为750℃，烧结时间为4h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为140目(即109μm)，得到混合粉b；
步骤2，称取粉末状的：金属钼160g、金属镍70g、金属铬50g、电解铝40g、铁粉90g、镁铝合金65g、金红石110g、锆英砂60g、硅铁10g、钛铁10g、硼粉10g和稀土10g与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤2h，烘烤温度为220℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯的填充率控制为28％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为2.0mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝。
采用实施例6的方法制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw-s)，无需外加保护气体。焊接电流为165a-195a，焊接电压为19.5v-21.5v。焊接接头的抗拉强度为841mpa，屈服极限为634mpa，断面收缩率52％，冲击功为59j。性能符合ph13-8mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
本发明ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝，由外皮和药芯组成，外皮材料为304不锈钢钢带；药芯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，具有节约保护气体和较高的生产效率，且焊缝脱渣性良好，可用于连续送丝自动焊机；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；
本发明还提供了上述ph13-8mo不锈钢用自保护型焊丝的制备方法，药芯材料为金属钼，金属镍，金属铬，电解铝，氟化钡，金红石，锆英砂，镁铝合金粉，氧化铝，石英，碳酸锂，氧化镁，硅铁，钛铁，硼粉，稀土，其余为铁粉；将药芯添加到304不锈钢钢带轧制成的u型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可得到，制备方法简单，易于实现。