[發(fā)明專利]石油鉆井吊卡用貝氏體鋼及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210216188.4
• 申請(qǐng)日: 2012-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN102732807A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余志剛;黨恩;高嘯天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22C38/58
• 分類號(hào): C22C38/58;C21D1/28
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種石油鉆井吊卡用貝氏體鋼，本發(fā)明還涉及該種石油鉆井吊卡用貝氏體鋼的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，對(duì)于貝氏體鋼的研究和應(yīng)用有了很大的發(fā)展。貝氏體鋼作為一種鋼系，已廣泛用于鐵路、工程機(jī)械、壓力容器、鐵路、艦船、集裝箱等諸多領(lǐng)域，并已取得了良好實(shí)用效果。根據(jù)石油鉆采設(shè)備的服役條件，結(jié)合貝氏體鋼的優(yōu)良特性，研究既有較高的強(qiáng)度，又有良好的韌性，比調(diào)質(zhì)鋼綜合力學(xué)性能更優(yōu)良的貝氏體鋼，在實(shí)際生產(chǎn)過程中效率得到提高，結(jié)合石油鉆采裝備服役條件需要，根據(jù)貝氏體鋼的優(yōu)良特點(diǎn)，有必要深入開展高強(qiáng)韌性貝氏體鋼的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種石油鉆井吊卡用貝氏體鋼，解決了現(xiàn)有高強(qiáng)鋼在淬回火熱處理工藝條件下的力學(xué)性能、尤其是低溫韌性，不能滿足石油鉆采裝備服役條件的需要問題。

本發(fā)明的另一目的是提供上述的石油鉆井吊卡用貝氏體鋼的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種石油鉆井吊卡用貝氏體鋼，由下述的組分按照質(zhì)量百分比組成：

0.1≤C≤0.23、0.15＜Si≤0.4、1.5＜Mn≤1.95、P≤0.02、S≤0.02、0.7＜Cr≤1、0.9＜Ni≤1.4、0.3＜Mo≤0.4、0.1＜V≤0.2，其余為Fe，單位為Wt%。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種上述的石油鉆井吊卡用貝氏體鋼的制備方法，按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、稱量各個(gè)組分，各個(gè)組分質(zhì)量百分比分別是：0.1≤C≤0.23、0.15＜Si≤0.4、1.5＜Mn≤1.95、P≤0.02、S≤0.02、0.7＜Cr≤1、0.9＜Ni≤1.4、0.3＜Mo≤0.4、0.1＜V≤0.2，其余為Fe，各個(gè)組分單位是Wt%；

步驟2、鋼錠鍛造中要留有切頭切尾量，鍛造比≥3.5；鍛后經(jīng)退火處理，得到制備吊卡產(chǎn)品所需的圓鋼；

步驟3、對(duì)步驟2得到的圓鋼進(jìn)行熱處理，熱處理工藝參數(shù)為：正火890-910℃空冷2.5-3.5小時(shí)，回火190-210℃空冷4.5-5.5小時(shí)，即成。

本發(fā)明的有益效果是，該貝氏體鋼以Mn、Mo系為主，Cr、Ni、V為輔；該貝氏體鋼采用正火、低溫回火處理后，獲得的組織是由粒狀貝氏體F和殘余奧氏體組成，具有良好的綜合力學(xué)性能，其力學(xué)性能指標(biāo)達(dá)到了以下理想的水平：抗拉強(qiáng)度Rm≥1200MPa、屈服強(qiáng)度Rp_0.2≥900MPa、斷后伸長率A₄≥14%、常溫V型缺口沖擊吸收功≥56J、低溫（－20℃）V型缺口沖擊吸收功≥42J；硬度38HRC～42HRC（相當(dāng)于350HB～390HB）。

附圖說明

圖1是本發(fā)明貝氏體鋼實(shí)施例1在空冷冷卻方式下的顯微組織圖片；

圖2是本發(fā)明貝氏體鋼實(shí)施例1在風(fēng)冷冷卻方式下的顯微組織圖片；

圖3是本發(fā)明貝氏體鋼實(shí)施例1在氣冷冷卻方式下的顯微組織圖片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的石油鉆井吊卡用貝氏體鋼，由以下組分組成，質(zhì)量百分比（單位是%）分別是：0.1≤C≤0.23、0.15＜Si≤0.4、1.5＜Mn≤1.95、P≤0.02、S≤0.02、0.7＜Cr≤1、0.9＜Ni≤1.4、0.3＜Mo≤0.4、0.1＜V≤0.2，其余為Fe。

在以Mn－Mo系為主的貝氏體鋼中，其中Mn、Mo是主加元素，主要作用是為了獲得低溫貝氏體，而加入Cr、Ni元素則是為了提高鋼的淬透性，保證鋼在大截面尺寸條件下仍能得到均勻的貝氏體組織，并降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，提高鋼的低溫韌性，V的作用主要是細(xì)化鋼的晶粒，進(jìn)一步增加鋼的強(qiáng)韌性。各個(gè)合金元素在貝氏體鋼中的作用有以下幾種：

Mn顯著促進(jìn)鋼的貝氏體化，并且鋼中貝氏體的生成率，隨Mn含量的增加而提高，同時(shí)錳降低鋼的相變溫度，減緩?qiáng)W氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變速度，使貝氏體鐵素體形成溫度向低溫方向移動(dòng)，提高貝氏體鐵素體的強(qiáng)韌性，并顯著增加鋼的淬透性。

Mo顯著增加貝氏體鋼過冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲先共析鐵素體和珠光體的轉(zhuǎn)變，有利于轉(zhuǎn)變?yōu)檩^多的板條狀鐵素體。此外，Mo能提高鋼的回火抗力，將回火脆性溫度推向更高的溫度區(qū)間，可使鋼在較高的溫度內(nèi)回火，對(duì)提高鋼的塑韌性十分有利。