隨著中國油田開采年限的增加,、海上油氣開發(fā)以及油田高壓開采等技術(shù)的推廣,,抽油桿的服役環(huán)境朝愈加惡劣的深井、腐蝕等方向發(fā)展,。目前普遍采用的20CrMo,、30CrMo和35CrMo材質(zhì)制造的抽油桿斷裂事故不斷發(fā)生,嚴重影響了原油產(chǎn)量,,增加了修井費用,,提高了原油成本。因此,,對抽油桿用鋼的強度和耐腐蝕能力提出了更高的要求,。科研人員設(shè)計了一種低碳中鉻鋼(9Cr耐磨板),,Cr的質(zhì)量分數(shù)約為9%,,這一含量高于耐候鋼低于不銹鋼,以保證在獲得良好力學(xué)性能和耐蝕性的同時,,可有效降低生產(chǎn)成本,。通過研究其在不同冷速下的相變規(guī)律,以及不同奧氏體化溫度下的顯微組織和力學(xué)性能,,總結(jié)冷卻速度與奧氏體化溫度對9Cr耐磨板的影響,,對未來生產(chǎn)這一新型抽油桿用設(shè)定熱處理工藝提供指導(dǎo)。
試驗用耐磨板采用25kg真空感應(yīng)爐冶煉,,鑄坯經(jīng)1200℃保溫1h后鍛造成Φ25.4mm×2m的鋼棒,,終鍛溫度為900℃,,鍛后空冷至室溫,試驗鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù),,%):C0.082,,Cr9.140,Si0.230,,Mn0.150,,P0.005,S0.002,。
從耐磨板上切取熱膨脹試樣,,在100s升溫時間內(nèi)將熱膨脹試樣迅速加熱至860℃,經(jīng)過5min保溫后,,在5s時間內(nèi)將溫度降至Ac3溫度,,再分別以0.03、0.06,、0.14,、0.28、0.81,、1.62,、4.05、8.10和16.2℃/s連續(xù)冷卻至室溫,,根據(jù)熱膨脹曲線,,利用切線法測定試驗鋼在不同冷卻速度下的相變溫度,結(jié)合金相和硬度試驗作出連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線,,并根據(jù)相變規(guī)律估畫組織演變鼻點,。對鋼棒分別加熱至860和1000℃進行保溫20min的奧氏體化處理,然后空冷至室溫,,最后加熱至200℃回火1h,。利用OM,、SEM,、TEM、XRD和室溫拉伸對比研究不同熱處理溫度下9Cr耐磨板的顯微組織及力學(xué)性能,。
研究表明,,隨著冷卻速度增加,9Cr耐磨板發(fā)生鐵素體/珠光體相變,、貝氏體相變,,其中馬氏體相變臨界冷速為1.6℃/s;860℃熱處理后9Cr耐磨板的顯微組織為板條貝氏體/馬氏體和少量等軸鐵素體,,并有4%的殘余奧氏體,;奧氏體化溫度升至1000℃后,,奧氏體晶粒尺寸增加,9Cr耐磨板中的鐵素體幾乎消失,,板條特征更加明顯,,力學(xué)性能與860℃熱處理后基本相同,均達到HL級抽油桿鋼的要求,,說明9Cr耐磨板具有較寬的奧氏體化溫度窗口,。