CN114178739B - 一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料加工工程中的焊接领域，具体地涉及一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝及制备工艺。本发明主要成分为Cr‑Si‑Ni，添加微量合金元素且熔敷金属化学成分和机械性能稳定，特别适合用于特种高硅不锈钢的焊接。本发明背面免充氩单面焊双面成型焊丝在打底焊接时电弧稳定，飞溅少，正反面焊缝成型好，背面焊渣覆盖良好，脱渣容易，焊丝操作性能优异；本发明通过焊芯成分和药皮组分合理匹配，从而实现焊接性和机械性能的双重突破。焊接熔敷金属成分不但具有与母材相近的化学成分，而且具有与母材匹配优异的力学性能、冲击性能和抗裂性能。

Description

一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝及制备工艺
技术领域
本发明属于材料加工工程中的焊接领域，具体地涉及一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝及制备工艺。
背景技术
硫酸号称“工业之母”具有强腐蚀性，这个特性使硫酸应用于国防军工、工业生产等多个领域，但同时对于硫酸的生产设备也有更高的要求，人们开始研发一种新型耐硫酸腐蚀的不锈钢材料，当人们发现Si含量不断提升耐硫酸腐蚀的性能越来越好，从此致力于进行高硅不锈钢的研发。高硅不锈钢随着Si含量的不断增多奥氏体基体中铁素体的含量也随之增多，铁素体有热脆性，焊后焊缝塑韧性极低，达不到GB150《压力容器》中对焊缝金属低温韧性规定的31J的要求，可焊性低，致使高硅不锈钢焊接领域近20年没有突破，也没有适合于特种高硅不锈钢的焊接材料，本发明研发了一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝及制备工艺，可以满足高硅不锈钢焊后的使用性能要求，可以使高硅不锈钢材料的应用得到进一步发展。
目前对于奥氏体不锈钢焊接过程中通常采取单面焊双面成型的焊接工艺，打底焊时焊缝背面极易被氧化需要提供氩气环境，无法进行其他焊口的组对及焊接,并且浪费了大量氩气，增加了施工成本，降低了施工工效，为解决这一问题人们致力于研发免充氩焊接材料。
在专利文献1《一种不锈钢管道背部免充氩自保护药芯焊丝及其制备方法》，专利号CN202110300398.0中，公开一种不锈钢管道背部免充氩自保护药芯焊丝及其制备方法，自保护型药芯焊丝可满足0Cr18Ni9奥氏体不锈钢管野外免充氩保护焊接，且焊接飞溅小，易脱渣，焊缝成形美观,焊接接头强度高于市面同类型自保护药芯焊丝焊接接头。
在专利文献2《一种背面免充氩单面焊双面成型650℃超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条》，专利号CN201910839494.5中，公开一种背面免充氩单面焊双面成型650℃超超临界火电机组用马氏体耐热钢焊条,采用CaO-CaF2-TiO2-Zr2O3渣系配方，熔敷金属主要成分为9％Cr-3％W-3％Co。焊接时,焊条药皮会熔化形成一层薄渣渗透到工件背面,均匀覆盖于背面焊缝表面对焊缝起到保护避免氧化的作用，且清渣容易。
但是，在专利文献1中，免充氩自保护药芯焊丝可以实现对于0Cr18Ni9奥氏体不锈钢的自保护焊接但并不适用于焊接高硅不锈钢，高硅不锈钢焊后塑韧性极低，需要在焊接过程中合金元素过度，而药芯焊丝的合金成分不能提高焊后高硅不锈钢的韧性，达不到使用要求。而专利文献2中的马氏体耐热钢焊条虽然也能实现免充氩保护，但并不适合高硅不锈钢奥氏体组织的焊接。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝及制备工艺。本发明具有优异单面焊双面成型焊接性，焊丝药皮会熔化形成一层薄渣渗透到工件背面，均匀覆盖于焊缝表面，对焊缝起到保护避免氧化的作用，且清渣容易；本发明主要成分为Cr-Si-Ni，添加微量合金元素且熔敷金属化学成分和机械性能稳定，特别适合用于特种高硅不锈钢的焊接。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案。
一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，由焊芯和药皮构成，药皮涂覆于焊芯外壁；以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，焊芯包括如下组分：C：0.02～0.05％；Si：4.8～5.2％；Mn：1.5～1.8％；Cr：11.5～15.4％；Ni：14.6～18.2％；Mo：0.52～0.9％；P：≤0.02％；Al：0.02～0.08％；Ti：0.15～0.35％；Cu：0.6～1.2％；S：≤0.004％；Fe：余量。
药皮组成采用酸性CaCO3-TiO2-CaF2 渣系，以焊药总重量为基准，按重量百分比计，药皮包括如下组分：天然金红石：42～45%、云母：10～13%、CMC：0.2～0.6%、长石：1.5～4.5%、钛白粉：2～4%、萤石：4～8%、钛酸钾：16～19.5%、海藻酸钠：0.4～0.7%、大理石：6.5～10%、膨润土：0.5～2%、菱苦石：2～5%、、氧化铈：0.1～0.4%。
一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝制备工艺，包括如下步骤：
步骤1、将焊条钢丝，首先进行去锈处理，然后进行焊条钢丝的拉拔得到焊芯。
步骤2、将药皮组分混合均匀一小时后加入粘结剂，搅拌混合均匀后，将药粉送入焊条压涂机内均匀涂覆于焊芯上。
步骤3、将制作好的焊丝25℃室内状态下放置24h自然晾干，除去表面的水分，之后放在焊条烘干机中进行烘干处理，在烘干炉中冷却至室温，最后将焊条密封包装。
进一步地，所述步骤1中去锈处理为机械去锈或者化学去锈。
进一步地，所述步骤1中所述焊芯直径为3.2～3.7mm。
进一步地，所述步骤2中所述药皮占焊丝总重量的0.25～0.35。
进一步地，所述步骤2中所述粘结剂为钾钠水玻璃，模数为2.75～3.15，钾钠比为1：1，浓度为35～42Be。
进一步地，所述步骤2中粘结剂加入量为总混合料成分重量的15～25％。
进一步地，所述步骤3中烘干温度为120～180℃保温1～1.5h，之后升温到230～280℃保温1～1.5h。
进一步地，所述最终焊丝的熔敷金属的组分包括：C：0.02～0.05％；Si：2～3.5％；Mn：0.5～1.2％；Cr：13～16％；Ni：10～15％；Mo：0.2～0.75％；P：≤0.03％；Al：0.02～0.08％；Ti：0.15～0.35％；Cu：0.4～1％；S：≤0.004％；Fe：余量。
具体分析本发明中药皮各组分及主要合金元素在焊丝中各自发挥的作用如下：
本发明中焊丝药皮的作用主要是造气、造渣、保护背面焊缝不被氧化，脱氧和微合金化等。
金红石：主要成分TiO2，具有稳弧和造渣作用，可调整熔渣的熔点、粘度、表面张力和流动性。改善焊缝成型，减少飞溅和咬边，是提高脱渣性能的主要物质。过多的TiO 2将阻碍熔渣与液态金属之间的流动作用，影响冶金反应的充分进行，使熔池内部气体逸出阻力增大，易形成气孔、夹杂等缺陷。
大理石：主要成分碳酸钙，在电弧热的作用下分解成CaO和CO2，可保证焊接时的电弧吹力。稳定电弧，增大熔渣与金属界面张力和表面张力，改善脱渣，同时可加快熔渣凝固，提高立焊性能，降低熔渣的粘度，并具有一定的脱硫能力。过多加入会造成电弧吹力过大，同时飞溅增大，焊缝成形不好，使焊接工艺性能变坏。
云母：可提高电弧稳定性，减少飞溅，改善焊丝的工艺性能，解决了焊丝生产过程中经常出现的药皮开裂问题，具有一定的弹性，塑性，可增加焊丝涂料的滑性和在焊条涂料杠中的流动性，改善其压涂性能。
CMC：具有很好的粘结成型可作为焊条粘合剂，代替水玻璃，改善操作性，提高焊条表面光洁度以及焊药粘附性。
长石：主要作用为造渣、提高电弧稳定性、细化熔滴。过多加入将降低熔渣粘度，降低立焊性能。
萤石：可调节熔渣的流动性，有利于降低焊缝金属的气体杂质，降低焊缝金属中扩散氢含量。萤石熔点低，加入量过多时，会降低药皮熔点，药皮熔化快。同时影响焊接电弧的稳定性，飞溅增加，焊接烟尘增大。
钛白粉：可增加焊丝药皮塑性，改善焊丝的涂装性，为造渣剂，但改进工艺性能不如金红石，其含量控制在0～3％。
钛酸钾：可降低电弧电压，稳定电弧，减少飞溅，使用性能优越，焊缝细密。可广泛应用于低氢焊条，交直流两用焊条以及不锈钢焊条。
海藻酸钠：溶解后具有一定的粘度，可显著提高焊条压涂性能。
氧化铈：通过稀土元素在焊接熔池中的冶金反应，进一步净化提纯并微合金化焊缝金属，使焊缝具有优异的高温持久度和强度与韧性匹配。
主要合金元素在焊丝中各自发挥的作用如下：
C：含量对焊缝的强韧性及其组织组成有较大的影响。当C含量较低时，焊缝强度较低，焊缝金属中铁素体比例较高。当C含量过高时，焊缝韧性下降，焊缝中珠光体比例增加，因此C含量过高或过低均会影响焊缝中针状铁素体含量。焊丝中C含量宜控制在0.02～0.05%范围内。
Si：元素在焊缝中的含量较低时韧化效果较好，裂纹敏感性较低。由于焊剂及母材含Si量一般较高，焊丝中的含Si量应控制在较低水平。
Mn：是焊缝强韧化的有效元素，在焊缝中有利于脱氧，防止引起热裂纹的铁硫化物的形成。焊缝中含有较高的Mn时，焊缝针状铁素体的转变起始温度低，转变温度范围大，最终可提高焊缝中针状铁素体体积比。焊丝中Mn控制在1.50～1.8%。
Ni：有利于提高焊缝金属的韧性尤其是低温冲击韧性，降低脆性转变温度。Ni能减少先共析铁素体含量并改善焊缝韧性。Ni 含量太高时，焊丝强度及硬度过高，低温冲击韧性显著下降。Ni含量过高还导致焊缝与母材成分差别大，同时焊丝成本增加。
Cr：元素有利于提高焊缝中针状铁素体含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，提高焊缝强韧性。
Mo：元素能有效提高焊缝的强度。但是当焊缝中Mo含量超过0.9%时，低温冲击韧性将明显下降。
Cu：在焊缝金属中的作用与其含量有关，当Cu含量小于0.8%时，以固溶硬化方式起强化作用。
Ti：焊缝中适量的Ti可形成大量弥散分布的细小TiN或Ti2O3质点，这些质点可以作为焊缝凝固时针状铁素体的非均质形核核心，促使焊缝中形成大量细针状铁素体。焊丝中加入Ti可以细化焊缝金属组织。焊缝金属中Ti合适量为0.15～0.35%。
S、P：焊缝中的主要有害元素，它们显著降低焊缝金属低温冲击韧性。同时为了保证管线钢焊缝有较高的抗H2S应力腐蚀性能，焊缝中S含量应低于0.004%。因此焊丝钢冶炼时应尽量降低S含量。从前面的试验可以看出，Als过高对焊缝的韧性有不利的影响，应加以控制。
本发明采用与母材同质焊芯，并进一步加严优化控制焊芯中各成分的范围，因而具有优异的与母材相匹配的性能；药皮采用CaCO3-TiO2-CaF2酸性渣系，具有优异的单面焊双面成型焊接性，且背面焊渣覆盖良好、脱渣容易，并通过药皮的微合金化作用，实现熔敷金属更佳的强度与韧性匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果为。
1、本发明背面免充氩单面焊双面成型焊丝在打底焊接时电弧稳定，飞溅少，正反面焊缝成型好，背面焊渣覆盖良好，脱渣容易，焊丝操作性能优异；本发明通过焊芯成分和药皮组分合理匹配，从而实现焊接性和机械性能的双重突破。焊接熔敷金属成分不但具有与母材相近的化学成分，而且具有与母材匹配优异的力学性能、冲击性能和抗裂性能。本发明主要成分为Cr-Si-Ni，添加微量合金元素氧化铈。特别适合用于特种高硅不锈钢的焊接。
2、本发明通过在焊芯涂覆焊药，解决了大构件背面充氩的需求，既简化了焊接工艺、节约了焊接成本，还通过药皮微合金元素的添加，大大提高了常温冲击韧性。
3、本发明在传统焊条的基础上，药皮重量系数由传统的0.3～0.6降低至0.25～0.35，以达到减少焊渣总量、改善氩弧手焊工艺性的目的。另外，本发明在传统低氢CaCO3-CaF2渣系的基础上改用新型CaCO3-TiO2-CaF2渣系，通过提高TiO2 和CaF2在药皮中的含量，改善焊渣的流动性及覆盖性来弥补药皮重量系数减少而可能导致的单面焊双面成型背面渣量不足的问题。一方面具有与光焊丝相当优异的焊接作业性并具有优异的单面焊双面成型，另一方面具有优异的焊渣流动性，背面焊缝焊渣全覆盖确保背面焊缝不被氧化从而达到背面免充氩的效果。
4、本发明还通过在药皮中添加特定组分的氧化铈，氧化铈增加了过冷奥氏体的稳定性，使高硅不锈钢的CCT曲线向右移动并且降低了临界点Acs、Acl、Ms和Mf，抑制了碳化物析出倾向。通过氧化铈的变质夹杂及净化晶界的作用，提高了钢的冲击韧性，促使钢从解理断裂向韧窝断裂转变。使得本发明的高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝及制备工艺具有优异的高温持久度和强度与韧性匹配。
附图说明
图1是实施例1特种高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝。
图2是实施例2特种高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝熔敷金属脱渣情况。
图3是实施例2特种高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝熔敷金属冲击试件。
图4是实施例2特种高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝熔敷金属断口微观组织。
图5是实施例2特种高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝熔敷金属微观组织形貌。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，由焊芯和药皮构成，药皮涂覆于焊芯外壁；以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，焊芯包括如下组分：C：0.02～0.05％；Si：4.8～5.2％；Mn：1.5～1.8％；Cr：11.5～15.4％；Ni：14.6～18.2％；Mo：0.52～0.90％；P：≤0.02％；Al：0.02～0.08％；Ti：0.15～0.35％；Cu：0.6～1.2％；S：≤0.004％；Fe：余量。
药皮组成采用酸性CaCO3-TiO2-CaF2渣系，以焊药总重量为基准，按重量份计，药皮包括如下组分：天然金红石：42～45份、云母：10～13份、CMC：0.2～0.6份、长石：1.5～4.5份、钛白粉：2～4份、萤石：4～8份、钛酸钾：16～19.5份、海藻酸钠：0.4～0.7份、大理石：6.5～10份、膨润土：0.5～2份、菱苦石：2～5份、氧化铈：0.1～0.4份。
一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝制备工艺，包括如下步骤：
步骤1、将焊条钢丝，首先进行去锈处理，然后进行焊条钢丝的拉拔得到焊芯。
步骤2、将药皮组分混合均匀一小时后加入粘结剂，搅拌混合均匀后，将药粉送入焊条压涂机内均匀涂覆于焊芯上。
步骤3、将制作好的焊丝25℃室内状态下放置24h自然晾干，除去表面的水分，之后放在焊条烘干机中进行烘干处理，在烘干炉中冷却至室温，最后将焊条密封包装。
步骤4、采用熔化极气体保护焊的方法在低碳钢表面制备高韧性高硅不锈钢免充氩焊丝堆焊层，焊接电流130A，焊接速度10~12mm/min，焊后熔敷金属根据GB/T2975切取试样件，根据GB/T229-2007确定冲击试验件尺寸，试验件长度为55mm，横截面5mm×10mm。开V型坡口，45°夹角，深度为2mm，底部曲率半径0.25mm，并进行冲击试验。
进一步地，所述步骤1中去锈处理为机械去锈或者化学去锈。
进一步地，所述步骤1中所述焊芯直径为3.2～3.7mm。
进一步地，所述步骤2中所述药皮占焊丝总重量的0.25～0.35。
进一步地，所述步骤2中所述粘结剂为钾钠水玻璃，模数为2.75～3.15，钾钠比为1：1，浓度为35～42Be。
进一步地，所述步骤2中粘结剂加入量为总混合料成分重量的15～25％。
进一步地，所述步骤3中烘干温度为120～180℃保温1～1.5h，之后升温到230～280℃保温1～1.5h。
进一步地，所述最终焊丝的熔敷金属的组分包括：C：0.02～0.05％；Si：2～3.5％；Mn：0.5～1.2％；Cr：13～16％；Ni：10～15％；Mo：0.2～0.75％；P：≤0.03％；Al：0.02～0.08％；Ti：0.15～0.35％；Cu：0.4～1％；S：≤0.004％；Fe：余量。
实施例1。
步骤1、一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，包括不锈钢焊芯及裹覆于不锈钢焊芯表面的药皮；药皮由包括如下重量份数的原料组成：天然金红石：44.54份、云母：11.32份、CMC：0.48份、长石：2.38份、钛白粉：2.4份、萤石：5.3份、钛酸钾：18.56份、海藻酸钠：0.59份、大理石：8.35份、膨润土：1.78份、菱苦石：4.23份、水玻璃：K：Na=1：1、氧化铈：0.1份。将称量好的各组分药粉混合，放入药粉搅拌器中进行机械搅拌一个小时，使药粉混合均匀。加入药粉总成分质量22％的高模钾钠水玻璃作为药皮粘结剂搅拌混合均匀。水玻璃模数3.05、钾钠比1、浓度40°，送入焊条压涂机内将其裹覆于焊芯上，制造成长350mm、焊芯规格为3.2mm的焊丝。所述药皮占焊丝总重量的比例为29％。
步骤2、将制作好的焊丝25℃室内状态下放置24h自然晾干，除去表面的水分，之后放在焊条烘干机中进行烘干处理，120℃保温1h，之后升温到230℃保温一个小时，在烘干炉中冷却至室温，最后将焊条密封包装。
步骤3、采用熔化极气体保护焊的方法在低碳钢表面制备高韧性高硅不锈钢免充氩焊丝堆焊层，焊接电流130A，焊接速度10mm/min，焊后熔敷金属根据GB/T2975切取试样件，根据GB/T229-2007确定冲击试验件尺寸，试验件长度为55mm，横截面5mm×10mm。开V型坡口，45°夹角，深度为2mm，底部曲率半径0.25mm，并进行冲击试验。
表1 实施例1熔敷金属化学成分。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例2。
步骤1、一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，包括不锈钢焊芯及裹覆于不锈钢焊芯表面的药皮；药皮由包括如下重量份数的原料组成：天然金红石：43份、云母：12份、CMC：0.48份、长石：2.38份、钛白粉：3份、萤石：6份、钛酸钾：17.5份、海藻酸钠：0.59份、大理石：8份、膨润土：1.78份、菱苦石：4.23份、水玻璃：K：Na=1：1、氧化铈：0.2份。将称量好的各组分药粉混合，放入药粉搅拌器中进行机械搅拌一个小时，使药粉混合均匀。加入药粉总成分质量22％的高模钾钠水玻璃作为药皮粘结剂搅拌混合均匀。水玻璃模数3.05、钾钠比1、浓度40°，送入焊条压涂机内将其裹覆于焊芯上，制造成长350mm、焊芯规格为3.2mm的焊丝。所述药皮占焊丝总重量的比例为29％。
步骤2、将制作好的焊丝25℃室内状态下放置24h自然晾干，除去表面的水分，之后放在焊条烘干机中进行烘干处理，150℃保温1h，之后升温到250℃保温一个小时，在烘干炉中冷却至室温，最后将焊条密封包装。
步骤3、采用熔化极气体保护焊的方法在低碳钢表面制备高韧性高硅不锈钢免充氩焊丝堆焊层，焊接电流130A，焊接速度11mm/min，焊后熔敷金属根据GB/T2975切取试样件，根据GB/T229-2007确定冲击试验件尺寸，试验件长度为55mm，横截面5mm×10mm。开V型坡口，45°夹角，深度为2mm，底部曲率半径0.25mm，并进行冲击试验。
表2 实施例2熔敷金属化学成分。
Figure 619915DEST_PATH_IMAGE003
实施例3。
步骤1、一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，包括不锈钢焊芯及裹覆于不锈钢焊芯表面的药皮；药皮由包括如下重量份数的原料组成：天然金红石：45份、云母：13份、CMC：0.5份、长石：4份、钛白粉：2.5份、萤石：4.8份、钛酸钾：19.5份、海藻酸钠：0.59份、大理石：7.5份、膨润土：1.78份、菱苦石：4.23份、水玻璃：K：Na=1：1、氧化铈：0.3份。将称量好的各组分药粉混合，放入药粉搅拌器中进行机械搅拌一个小时，使药粉混合均匀。加入药粉总成分质量22％的高模钾钠水玻璃作为药皮粘结剂搅拌混合均匀。水玻璃模数3.05、钾钠比1、浓度40°，送入焊条压涂机内将其裹覆于焊芯上，制造成长350mm、焊芯规格为3.2mm的焊丝。所述药皮占焊丝总重量的比例为29％。
步骤2、将制作好的焊丝25℃室内状态下放置24h自然晾干，除去表面的水分，之后放在焊条烘干机中进行烘干处理，180℃保温1h，之后升温到280℃保温一个小时，在烘干炉中冷却至室温，最后将焊条密封包装。
步骤3、采用熔化极气体保护焊的方法在低碳钢表面制备高韧性高硅不锈钢免充氩焊丝堆焊层，焊接电流130A，焊接速度12mm/min，焊后熔敷金属根据GB/T2975切取试样件，根据GB/T229-2007确定冲击试验件尺寸，试验件长度为55mm，横截面5mm×10mm。开V型坡口，45°夹角，深度为2mm，底部曲率半径0.25mm，并进行冲击试验。
表3 实施例3熔敷金属化学成分。
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表4 各实施例冲击实验结果。
Figure 333793DEST_PATH_IMAGE005
将实施例所得的焊丝进行焊接工艺性能试验，平焊位置焊接：电弧稳定，飞溅小，易脱渣，焊道成型美观，焊后试件按照国标切取标准冲击试件，冲击试验结果均满足GB 150《压力容器》中对焊缝金属低温韧性规定的31J的要求，所以本发明一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝及制备工艺适合于特种高硅不锈钢焊接。

Claims (9)

1.一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，是由焊芯和药皮构成，药皮涂覆于焊芯外壁；以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，焊芯包括如下组分：C：0.02～0.05％；Si：4.8～5.2％；Mn：1.5～1.8％；Cr：11.5～15.4％；Ni：14.6～18.2％；Mo：0.52～0.90％；P：≤0.02％；Al：0.02～0.08％；Ti：0.15～0.35％；Cu：0.6～1.2％；S：≤0.004％；Fe：余量；
药皮组成采用酸性CaCO3-TiO2-CaF2渣系，以焊药总重量为基准，按重量份计，药皮包括如下组分：天然金红石：42～45份、云母：10～13份、CMC：0.2～0.6份、长石：1.5～4.5份、钛白粉：2～4份、萤石：4～8份、钛酸钾：16～19.5份、海藻酸钠：0.4～0.7份、大理石：6.5～10份、膨润土：0.5～2份、菱苦石：2～5份、氧化铈：0.1～0.4份。
2.如权利要求1所述的一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，其制备工艺包括如下步骤：
步骤1、将焊条钢丝，首先进行去锈处理，然后进行焊条钢丝的拉拔得到焊芯；
步骤2、将药皮组分混合均匀一小时后加入粘结剂，搅拌混合均匀后，将药粉送入焊条压涂机内均匀涂覆于焊芯上；
步骤3、将制作好的焊丝25℃室内状态下放置24h自然晾干，除去表面的水分，之后放在焊条烘干机中进行烘干处理，在烘干炉中冷却至室温，最后将焊条密封包装；
步骤4、采用熔化极气体保护焊的方法在低碳钢表面制备高韧性高硅不锈钢免充氩焊丝堆焊层，焊接电流130A，焊接速度10~12mm/min，得到焊后熔敷金属。
3.如权利要求2所述的一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，所述步骤1中去锈处理为机械去锈或者化学去锈。
4.如权利要求2所述的一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，所述步骤1中所述焊芯直径为3.2～3.7mm。
5.如权利要求2所述的一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，所述步骤2中所述药皮占焊丝总重量的0.25～0.35。
6.如权利要求2所述的一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，所述步骤2中所述粘结剂为钾钠水玻璃，模数为2.75～3.15，钾钠比为1：1，浓度为35～42Be。
7.如权利要求2所述的一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，所述步骤2中粘结剂加入量为总混合料成分重量的15～25％。
8.如权利要求2所述的一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，所述步骤3中烘干温度为120～180℃保温1～1.5h，之后升温到230～280℃保温1～1.5h。
9.如权利要求2所述的一种高韧性高硅不锈钢免充氩氩弧焊焊丝，其特征在于，所述焊后熔敷金属的组分包括：C：0.02～0.05％；Si：2～3.5％；Mn：0.5～1.2％；Cr：13～16％；Ni：10～15％；Mo：0.2～0.75％；P：≤0.03％；Al：0.02～0.08％；Ti：0.15～0.35％；Cu：0.4～1％；S：≤0.004％；Fe：余量。
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