專利名稱：高強(qiáng)度無(wú)磁鉆鋌用鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及奧氏體鋼技術(shù)，特別是提供了一種具有高強(qiáng)度的無(wú)磁鉆鋌之用鋼及制備技術(shù)。
無(wú)磁鉆鋌是鉆水平井、定向井不可缺少的井下工具。由于國(guó)外技術(shù)壟斷，多年來(lái)全部依靠國(guó)外進(jìn)口，年耗外匯數(shù)百萬(wàn)美元，隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，無(wú)磁鉆鋌國(guó)產(chǎn)化已成為石油鉆井生產(chǎn)中急待解決的問(wèn)題。無(wú)磁鉆鋌要求鋼材除了無(wú)磁性之外，必須具有較高的強(qiáng)度和韌性(屈服強(qiáng)度σ0.2≥689MPa，沖擊功AKV≥68J)和耐應(yīng)力腐蝕性能。日本專利JP62-109950曾報(bào)導(dǎo)過(guò)一種無(wú)磁鉆鋌，毛坯采用熱處理工藝提高鋼的強(qiáng)度。其成品強(qiáng)度、韌性基本達(dá)到無(wú)磁鉆鋌要求。
本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)度和韌性更加優(yōu)異，并且不需熱處理工藝強(qiáng)化的無(wú)磁鉆鋌用鋼。
本發(fā)明所提供的高強(qiáng)度無(wú)磁鉆鋌用鋼，其特征在于化學(xué)成份為(重量百分比)Si Mn Cr Ni Mo0.80～3.0 17～19 12～15 1.0～2.0 0.8～1.20Nb N Re C S P Fe0.2～0.5 0.25～0.5 0.12～0.5 <0.15 ≤0.030 ≤0.035 余量在Fe-Cr-Mn-N固溶體中，Mn和Ni一樣是擴(kuò)大和穩(wěn)定鐵碳平衡相圖中的r相區(qū)，碳和氮含量對(duì)穩(wěn)定奧氏體組織具有良好作用。本發(fā)明鋼以Mn、Ni、N來(lái)擴(kuò)大和穩(wěn)定r相區(qū)，使其獲得單一的奧區(qū)體組織，以滿足鋼的無(wú)磁性，導(dǎo)磁率μγ≤1.010，本發(fā)明充分利用Cr-Mn-N的奧氏體，以Si、Mo、N的固溶強(qiáng)化作用，使其屈強(qiáng)度提高到600MPa以上，以靠形彎強(qiáng)化使鋼的屈服強(qiáng)度提高到700MPa以上，但是Si含量超過(guò)3%，將使的韌性下降和增加鐵素體含量。鋼中加入＞12%的Cr和少量Ni、Re將明顯提高鋼的抗腐蝕和抗氧化的能力，Nb是強(qiáng)碳化物形成元素，它在奧氏體不銹鋼中以固定碳而提高抗晶間腐蝕的能力。Nb和Re在鋼中的另一個(gè)作用是細(xì)化鋼的晶粒，根據(jù)Hall-Petch公式σ ＝σi+K d1/2，由于細(xì)晶強(qiáng)化而提高鋼的屈服強(qiáng)度。Re在鋼中由于改變夾雜物形狀而改善鋼的熱塑性，提高鋼的鍛造性能。由于采用上述成分設(shè)計(jì)，本發(fā)明所提供的無(wú)磁鉆鋌用鋼生產(chǎn)方法有一定特色，其特征在于鋼冶煉后需經(jīng)下述鍛造過(guò)程(1)開坯鍛造溫度1100℃～1200℃ 保溫2～4小時(shí) 鍛造比2～3(2)二次精鍛成型總鍛造比6～8溫度900℃～1100℃，最后留20～30%在650℃～950℃鍛造進(jìn)行形變強(qiáng)化處理，鍛后快冷。形變處理的最佳溫度700℃～900℃，開坯鍛造溫度最好在1140℃～1180℃，二次精鍛溫度最好在1100℃～1140℃。本發(fā)明提供的方法可使棒材結(jié)構(gòu)均勻晶粒細(xì)，表面到中心的強(qiáng)度和硬度均勻，提高抗磨損性能?？傊景l(fā)明所提供無(wú)磁鉆鋌用鋼在成分設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制貴重金屬Cr、Ni、Mo的用量，Cr+Ni+Mo＜18%，降低成本，合理利用我國(guó)富有資源硅和稀土元素，合理設(shè)計(jì)工藝使無(wú)磁鉆鋌鋼強(qiáng)度及沖擊韌性均高于日本專利。
下面通過(guò)實(shí)施例詳述本發(fā)明。
實(shí)例1化學(xué)成份按表1中的30162，精純?cè)铣籂t冶煉，鍛造工藝參數(shù)為一次開坯鍛造溫度1160～1180℃，鍛造比2二次精鍛 加熱溫度1000～1100℃，鍛造比5降溫到800℃，鍛造比2機(jī)械性能、物理性能、耐蝕性、冷加工和熱加工性能見表2。
實(shí)施例2編號(hào)30163，鍛造工藝參數(shù)為一次開坯鍛造溫度1140～1160℃，鍛造比1.5二次精鍛 加熱溫度1100～1140℃，鍛造比6降溫度到850℃，鍛造比1.5實(shí)施例3編號(hào)30164，工藝參數(shù)為一次開坯鍛造溫度1150～1190℃，鍛造比1.8二次精鍛 加熱溫度1120～1130℃，鍛造比5.5降溫度到820℃，鍛造比2.5實(shí)施例4編號(hào)30165，工藝參數(shù)為一次開坯鍛造溫度1100～1120℃，鍛造比1.6二次精鍛 加熱溫度1000～1120℃，鍛造比5降溫度到750℃，鍛造比2.2表1
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度無(wú)磁鉆鋌用鋼，其特征在于化學(xué)成份為(重量百分比)SiMn Cr Ni Mo0.80～3.0 17～19 12～15 1.0～2.0 0.8～1.20Nb N Re C S P0.2～0.5 0.25～0.5 0.12～0.5 ＜0.15 ≤0.030 ≤0.035Fe余量
2.一種權(quán)利要求1所述無(wú)磁鉆鋌用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于鋼冶煉后需經(jīng)下述鍛造過(guò)程(1)開坯鍛造溫度1100℃～1200℃ 保溫2～4小時(shí) 鍛造比2～3(2)二次精鍛成型總鍛造比6～8溫度900℃～1100℃，最后留20～30%在650℃～950℃鍛造進(jìn)行形變強(qiáng)化處理，鍛后快冷。
3.按權(quán)利要求2所述無(wú)磁鉆鋌用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于形變處理的最佳溫度700℃～900℃。
4.按權(quán)利要求3所述無(wú)磁鉆鋌用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于開坯鍛造溫度最好在1140℃～1180℃，二次精鍛溫度最好在1100℃～1140℃。
全文摘要
一種高強(qiáng)度無(wú)磁鉆鋌用鋼，其特征在于化學(xué)成份為(重量百分比)Si 0.8～3.0、Mn 17～19、Cr 12～15、Ni 1.0～2.0、Mo 0.8～1.2、Nb 0.2～0.5、N 0.25～0.5 Re 0.12～0.5、C＜0.15、S≤0.030、P≤0.035、鐵余量。本發(fā)明強(qiáng)度和韌性優(yōu)異不需熱處理強(qiáng)化。
文檔編號(hào)E21B17/16GK1100176SQ9311580
公開日1995年3月15日 申請(qǐng)日期1993年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月11日
發(fā)明者李憲文, 王毓麟, 賈偉, 石端君, 孫永富, 王今宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所, 遼河石油勘探局鉆采工藝研究院礦機(jī)研究所