用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝，解決了采用齒面敷焊耐磨材料的方式提高鉆頭切削齒壽命時，其制造成本較高的問題。本發(fā)明包括步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理，并使生鐵中硫含量低于0.02％、磷含量低于0.03％；步驟二、將Mn、Al、Cu、V加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1～2h后，再加入C、Cr、Si、B，混合均勻，在900～1050℃條件下保溫1～2h，然后以10～15℃/min的升溫速度增加到1200～1250℃，保溫至少2h，再在800～850℃條件下恒溫澆鑄；步驟三、澆鑄完成后降溫，然后快速冷卻；步驟四，冷卻保溫，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品。本發(fā)明具有屈服強度高、硬度高、耐磨性好等優(yōu)點。
【專利說明】
用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬材料，具體涉及用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油鉆頭是石油鉆井的重要工具，是在開采石油時用于鉆取石油的，其工作性能 的好壞將直接影響鉆井質(zhì)量、鉆井效率和鉆井成本。
[0003] 鑲齒鉆頭采用高強度高韌性硬質(zhì)合金齒，優(yōu)化設(shè)計的齒排數(shù)、齒數(shù)、露齒高度和獨 特的合金齒外形，充分發(fā)揮了鑲齒鉆頭高耐磨性和優(yōu)異的切削能力。但現(xiàn)有鋼齒鉆頭的齒 面敷焊新型耐磨材料，通過耐磨材料的設(shè)置保持鋼齒鉆頭高機械鉆速的同時，提高了鉆頭 切削齒壽命。
[0004] 采用上述齒面敷焊新型耐磨材料的方式提高鉆頭切削齒壽命時，其制造成本較 高，當敷焊新型耐磨材料的工藝不好時，極大地影響鋼齒鉆頭的使用效果和壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:采用上述齒面敷焊新型耐磨材料的方式提高鉆頭 切削齒壽命時，其制造成本較高的問題，提供解決上述問題的用于石油鉆頭的高強度超耐 磨鋼制備工藝。
[0006] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)： 用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理，并使生鐵中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步驟二、將Μη、Al、Cu、V加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1~2h后，再 加入(：、0、3丨、8，混合均勻，在900~1050°(：條件下保溫1~211，然后以10~15°(：/1^11的升溫 速度增加到1200~1250 °C，保溫至少2h，再在800~850 °C條件下恒溫澆鑄； 步驟三、澆鑄完成后以5~10 °C/miη的降溫速度降低到400~450 °C，然后快速冷卻到 200°C以下； 步驟四，冷卻后放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品； 其中，各元素的質(zhì)量百分比如下：C 0.8%~1.0%，Cr 0.3%~0·4%，Μη 0.3%~ 0.4%，Si 0.1% ~0·3%，Α1 0.05% ~0·1%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.05% ~0.1%，V 0.05% ~0·1%〇
[0007] 通過本發(fā)明的配比組成的鋼材，其屈服強度高、硬度高、耐磨性好，進而有效延長 本發(fā)明鋼材制成的石油鉆頭的使用壽命。
[0008] 進一步，所述各元素的質(zhì)量百分比為：C 0.8%~0.9%，Cr 0.3%~0.4%，Μη 0.3% ~0.4%，Si 0.1% ~0·2%，Α1 0.05% ~0·1%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.05% ~ 0.1%，V 0.05%~0.1%〇
[0009] 更進一步地，所述各元素的質(zhì)量百分比為：C 0.9%，Cr 0.3%，Mn 0.4%，Si 0·2%，Α1 0·05%，Β 0.1%，Cu 0.05%，V 0·08%〇
[0010] 作為最優(yōu)地設(shè)置方式，所述C、Cr、Μη和Si的質(zhì)量百分比之和小于1.9%，所述Μη、 Al、B、Cu和V的質(zhì)量百分比之和大于0.65%。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果： 本發(fā)明具有屈服強度高、硬度高、耐磨性好等優(yōu)點，進而有效延長本發(fā)明鋼材制成的石 油鉆頭的使用壽命。
【具體實施方式】
[0012] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作 進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本 發(fā)明的限定。 實施例
[0013] 用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理，并使生鐵中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步驟二、將Μη、Al、Cu、V加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1~2h后，再 加入(：、0、3丨、8，混合均勻，在900~1050°(：條件下保溫1~211，然后以10~15°(：/1^11的升溫 速度增加到1200~1250 °C，保溫至少2h，再在800~850 °C條件下恒溫澆鑄； 步驟三、澆鑄完成后以5~10 °C/miη的降溫速度降低到400~450 °C，然后快速冷卻到 200 °C以下;該快速冷卻的降溫速度大于100 °C /min; 步驟四，冷卻后放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品； 其中，各元素的質(zhì)量百分比如下：C 0.8%~1.0%，Cr 0.3%~0·4%，Μη 0.3%~ 0.4%，Si 0.1% ~0·3%，Α1 0.05% ~0·1%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.05% ~0.1%，V 0.05% ~0·1%〇
[0014] 本實施例中的各元素的具體組成成份如表1所示。
[0015] 表1
本實施例中脫硫、脫氧、脫磷處理，以及淬火、回火處理工序均為現(xiàn)有技術(shù)，因此不再贅 述。
[0016] 對上述組成成份比例的物質(zhì)組成的基體材料進行性能測試，測試結(jié)果如表2所示。
[0017] 表2
通過上述表2的試驗數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明實例1-實例3中的數(shù)據(jù)表明：本發(fā)明不僅僅能保 證同時具有較高的屈服強度、沖擊韌性和硬度，而且還具有一定的耐酸堿性，且本發(fā)明的成 本更加低廉，效果十分顯著。
[0018] 以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明 的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝，其特征在于，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)，經(jīng)過脫硫、脫氧、脫磷處理，并使生鐵中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步驟二、將Mn、Al、Cu、V加入到鐵基質(zhì)中混合均勻后，加熱至熔融狀態(tài)，保持1~2h后，再 加入(：、0、3丨、8，混合均勻，在900~1050°(：條件下保溫1~211，然后以10~15°(：/1^11的升溫 速度增加到1200~1250 °C，保溫至少2h，再在800~850 °C條件下恒溫澆鑄； 步驟三、澆鑄完成后以5~10°C/min的降溫速度降低到400~450°C，然后快速冷卻到 200°C以下； 步驟四，冷卻后放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經(jīng)過淬火、回火后制成成品； 其中，各元素的質(zhì)量百分比如下：C 0.8%~1.0%，Cr 0.3%~0·4%，Μη 0.3%~ 0.4%，Si 0.1% ~0·3%，Α1 0.05% ~0·1%，Β 0.05% ~0.1%，Cu 0.05% ~0.1%，V 0.05% ~0·1%〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝，其特征在于，所述 各元素的質(zhì)量百分比為:C 0.8%~0.9%，Cr 0.3%~0·4%，Μη 0.3%~0.4%，Si 0.1% ~0·2%，Α1 0.05%~0·1%，Β 0.05%~0.1%，Cu 0.05%~0.1%，V 0.05%~0·1%〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝，其特征在于，所述 各元素的質(zhì)量百分比為:C 0.9%，Cr 0.3%，Mn 0.4%，Si 0.2%，A1 0.05%，B 0.1%，Cu 0.05%，V 0·08%〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于石油鉆頭的高強度超耐磨鋼制備工藝，其特征在于，所述 C、Cr、Mn和Si的質(zhì)量百分比之和小于1.9%，所述此^1、8、〇1和￥的質(zhì)量百分比之和大于 0.65%〇
【文檔編號】C22C38/02GK105950975SQ201610512960
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】賀昶明
【申請人】四川行之智匯知識產(chǎn)權(quán)運營有限公司