[發(fā)明專利]五缸柱塞泵泵頭體鍛件加工方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310350280.4
• 申請(qǐng)日: 2013-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN103436803A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃永強(qiáng);張承峰;湯晶晶;趙林武;王明哲;曹虹;陳國(guó)紅;來(lái)坤領(lǐng);羅波;韓芳;劉長(zhǎng)安;馬曉兵;張燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢重工鑄鍛有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22C38/46
• 分類號(hào): C22C38/46;C21D8/00
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 朱盛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種五缸柱塞泵泵頭體鍛件加工方法.。

背景技術(shù)

五缸柱塞泵泵頭體是成套壓裂機(jī)組成套設(shè)備的最核心部件，其材料各項(xiàng)性能指標(biāo)決定著設(shè)備在運(yùn)行過程中的安全、可靠性和設(shè)備的技術(shù)水平。目前，我國(guó)柱塞泵泵頭體用料大部分依賴進(jìn)口，由于地理環(huán)境差異及價(jià)格昂貴，對(duì)我國(guó)石油生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展和建設(shè)具有很大的制約性，研究開發(fā)適用于我國(guó)基本國(guó)情的柱塞泵泵頭體是我國(guó)石油生產(chǎn)行業(yè)建設(shè)的一項(xiàng)中心課題。我國(guó)現(xiàn)生產(chǎn)、制造的五缸柱塞泵泵頭體（以下簡(jiǎn)稱泵頭體），其材料選用Cr-Ni-Mo鋼，取樣需在本體上做縱向、橫向力學(xué)性能，而該材料在熱處理后極易出現(xiàn)晶粒粗大、組織遺傳，嚴(yán)重影響鍛件的力學(xué)性能，導(dǎo)致在國(guó)內(nèi)不能形成批量生產(chǎn)制造，現(xiàn)通過在冶煉、鍛造、熱處理采取相應(yīng)的措施細(xì)化晶粒，隔斷組織遺傳，得到良好的綜合力學(xué)性能，達(dá)到國(guó)際同行業(yè)先進(jìn)水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種泵頭體晶粒細(xì)小，能隔斷組織遺傳，強(qiáng)度高、韌性好，綜合機(jī)械性能好，使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)成本低的五缸柱塞泵泵頭體鍛件加工方法。

本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，五缸柱塞泵泵頭體鍛件加工方法，

鋼種選用32CrNi3MoV,具體化學(xué)成分為，C：0.26%～0.37%，Mn：0.2%～0.7%，?Si：0.10%～0.30%，Cr：1.00%～1.60%，Ni：2.90%～3.50%，Mo：0.30%～0.50%，V：0.04%～0.26%，?Cu：0.04%～0.21%，P≤0.013%，S≤0.013%；

采用電弧爐冶煉、鋼包精煉、雙真空處理的冶煉工藝，電爐出鋼時(shí)控制[P]≤0.008?%，出鋼溫度控制在1630℃～1650℃；精煉過程中加入Cr、Ni、Mo合金調(diào)整化學(xué)成分至五缸柱塞泵泵頭體成分要求，加強(qiáng)Ar氣攪拌；

采用兩鐓兩拔工藝方法進(jìn)行鍛造，鍛造終鍛溫度在Ac3以下，擴(kuò)氫退火在Ac3+70℃短時(shí)奧氏體化，然后在640℃保溫20～30小時(shí)，得到鐵素體+珠光體的整合組織，隔斷組織遺傳；鍛造加熱溫度為1200～1250℃；

最終熱處理采用正火+淬火+二次高溫回火的熱處理工藝方法，在Ac3+80℃正火，Ac3+40℃淬火，按熱處理有效截面100mm/0.8h來(lái)計(jì)算淬火、正火的保溫時(shí)間，淬火后以0.05℃/S～1℃/S的速度范圍內(nèi)冷卻經(jīng)回火后獲得晶粒度大于8級(jí)的回火索氏體組織。

采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的五缸柱塞泵泵頭體縱向，橫向力學(xué)性能達(dá)到：Rm≥1050MPa，Rp0.2≥900MPa，延伸率A≥18%，AKV2(-40℃)?≥34J，HBS≥280HB，晶粒度大于8級(jí)的指標(biāo)。

本發(fā)明解決了現(xiàn)生產(chǎn)、制造的五缸柱塞泵泵頭體后易出現(xiàn)粗大晶粒，且經(jīng)反復(fù)調(diào)質(zhì)后出現(xiàn)組織遺傳，從而得到晶粒大小不均的混晶組織，最終導(dǎo)致嚴(yán)重影響材料的機(jī)械性能和產(chǎn)品的使用壽命的技術(shù)問題，使泵頭體不但得到細(xì)小的晶粒，能隔斷組織遺傳，而且強(qiáng)度高、韌性好，有良好的綜合機(jī)械性能，使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)成本低。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明鋼種選用32CrNi3MoV,具體化學(xué)成分為，C：0.26%～0.37%，Mn：0.2%～0.7%，?Si：0.10%～0.30%，Cr：1.00%～1.60%，Ni：2.90%～3.50%，Mo：0.30%～0.50%，V：0.04%～0.26%，?Cu：0.04%～0.21%，P≤0.013%，S≤0.013%。采用32CrNi3MoV鋼的原因是其具有淬透性高，強(qiáng)韌性，冷熱加工工藝性好，具有很好的綜合力學(xué)性能等特點(diǎn)，因此可用于成套壓裂機(jī)組成套設(shè)備的最核心部件泵頭體上。

采用電爐雙真空熔煉工藝，即冶煉加精煉，在驗(yàn)收范圍內(nèi)加入Cr、Ni、Mo合金調(diào)整化學(xué)成分至五缸柱塞泵泵頭成分要求。鋼包精煉過程中通過控制Mn、Si合金的加入量，使Si含量為0.10-0.20%，Mn含量為0.30-0.40%；通過控制V合金的加入量，使V含量為0.12-0.18%，加入Al元素，使Al為0.04-0.06%，同時(shí)，使P含量≤0.010%，?S含量≤0.008%、Cu含量0.04-0.08%。

本發(fā)明控制上述成分含量的原因在于：Si是脆性元素，Mn是過熱元素，含量過高，對(duì)鋼的組織遺傳和晶粒細(xì)化有很大的影響。降低V元素也可使再次奧氏體化處理的晶粒強(qiáng)化效果急劇增加；降低鋼中有害元素P、S、Cu含量，并加入一定量的Al元素，以細(xì)化晶粒，提高晶粒度。驗(yàn)收及鍛件各化學(xué)成分含量見下表：

化學(xué)成分（單位：%）