基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法
【專利摘要】本發明公開了基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法，解決了現有合金材料韌性差、非常脆的問題。本發明包括步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質，經過脫硫、脫氧、脫磷處理；步驟二、將Mn、Ti、Nb加入到鐵基質中混合均勻后加熱至熔融狀態，保持1～2h，再加入C、Cr、Mo、W、Sn、N，混合均勻，在750～800℃條件下保溫10～15min，再以5～10℃/min的升溫速度增加到1100～1200℃，保溫2～3h后，再在800～850℃條件下恒溫澆鑄；步驟三、澆鑄完成后降溫到400～450℃，然后快速冷卻到200℃以下；步驟四，冷卻后的放入800～850℃的爐火中保溫1～2h，最后經過淬火、回火后制成成品。本發明具有高強度、高硬度、高耐磨性、高韌性、低成本等優點。
【專利說明】
基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種鋼材，具體涉及基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著石油鉆采設備市場國際化，對石油鉆機性能提出了更高的要求，鉆采設備性 能必須符合要求。
[0003] 石油鉆采設備中的鉆頭，該鉆頭一般都采用硬質合金構成。所謂硬質合金是以碳 化鎢粉末為基體，以鈷粉作粘結劑經加壓、燒結而成。
[0004] 現有技術中通常含碳化鎢94%，含鈷6%。由于其硬度很高，非常耐磨，有一定強度， 適于高速切削。但韌性差，非常脆，為了改善硬質合金的性能，有的采用在碳化基體上化學 汽相沉積一層5~7微米的特硬碳化鈦(TIC)或氮化鈦(TIN)，使其具有更高的硬度。
[0005] 上述方法雖然解決了韌性差，非常脆的問題，但是該方法操作繁瑣，效果也不是十 分理想。因而，急需設計出一種性能優良、價格低廉的材料，解決技術中鉆頭用合金韌性差、 非常脆的問題，以滿足石油鉆采設備的發展要求。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題是:現有合金材料韌性差、非常脆的問題，提供解決上 述問題的基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法。
[0007] 本發明通過下述技術方案實現： 基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質，經過脫硫、脫氧、脫磷處理，處理后使生鐵中 硫含量低于〇. 02%、磷含量低于0.03% ; 步驟二、將Mn、Ti、Nb加入到鐵基質中混合均勻后，加熱至熔融狀態，保持1~2h后，再 加入(：、0、]?〇、1、311川，混合均勻，在750~800°(：條件下保溫10~151^11后，以5~10°(：/1^11的 升溫速度增加到1100~1200°C，保溫2~3h后，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，冷卻后的放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經過淬火、回火后制成成 品； 上述各組分的質量百分比為:C 0.3%~0·5%，Μη 0.7%~0.9%，Cr 1.1%~1.5%， Mo 1.4%~1.6%，W 1.7%~2.3%，Sn 0.1%~0.2%，Ti 0.1%~0.2%，Nb 0.05%~ 0.1%，N 0.05%~0.1%〇
[0008] 優選地，所述C 0.3%~0·5%，Μη 0.7%~0.9%，Cr 1.1%~1·2%，Μο 1.4%~ 1.6%，W 1.8% ~2.0%，Sn 0.1% ~0.2%，Ti 0.1% ~0.2%，Nb 0.05% ~0·1%，Ν 0.05%~0.1%，S彡0.02%，Ρ彡0.03%，余量為Fe 作為一種實現方式，所述C 0·4%，Μη 0.8%，Cr 1·1%，Μο 1.5%，W 1.9%，Sn 0.2%， Ti 0.1%，Nb 0·1%，Ν 0.05%, S彡0·02%，Ρ彡0.03%，余量為Fe。
[0009] 作為另一種實現方式，所述C 0·3%，Μη 0.9%，Cr 1·2%，Μο 1.6%，W 2.0%，Sn 0.1%，Ti 0.2%，Nb 0·05%，Ν 0.1%, S彡0·02%，Ρ彡0.03%，余量為Fe。
[0010] 作為再一種實現方式，所述C 0·5%，Μη 0.7%，Cr 1·5%，Μο 1.4%，W 2.3%，Sn 0.2%，Ti 0.2%，Nb 0·1%，Ν 0.05%, S彡0·02%，Ρ彡0.03%，余量為Fe。
[0011] 本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果： 1、 本發明具有高強度、高硬度、高耐磨性等優點； 2、 本發明成本低廉。
【具體實施方式】
[0012] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發明作 進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作為對本 發明的限定。 實施例
[0013]基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質，經過脫硫、脫氧、脫磷處理，處理后使生鐵中 硫含量低于〇. 02%、磷含量低于0.03% ; 步驟二、將Mn、Ti、Nb加入到鐵基質中混合均勻后，加熱至熔融狀態，保持1~2h后，再 加入(：、0、]?〇、1、311川，混合均勻，在750~800°(：條件下保溫10~151^11后，以5~10°(：/1^11的 升溫速度增加到1100~1200°C，保溫2~3h后，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，冷卻后的放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經過淬火、回火后制成成 品。
[0014] 本實施例中脫硫、脫氧、脫磷處理，以及淬火、回火處理工序均是現有技術，因此不 再贅述。
[0015] 上述各組分的質量百分比為：C 0.3%~0·5%，Μη 0.7%~0.9%，Cr 1.1%~ 1·5%，Μο 1.4% ~1.6%，W 1.7% ~2.3%，Sn 0.1% ~0.2%，Ti 0.1% ~0.2%，Nb 0.05%~0.1 %，N 0.05%~0.1 %;具體組成成份如表1所示。
[0016] 表1
根據上述組成成份比利的物質組成的鋼材，進行性能測試，測試結果如表2所示。
[0017] 表2
通過上述表2的試驗數據可知，本發明通過對組分進行合理的優選，并優化配比的設 置，能有效提高綜合力學性能，尤其具有高強度、高硬度、高耐磨性，且有效解決了材料韌性 差、脆性大的問題，綜合性能十分優異，原材料成本低，非常適用于石油機械類的鉆頭的應 用生產。
[0018] 以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發明 的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法，其特征在于，包括： 步驟一、將生鐵投入爐中熔化作為鐵基質，經過脫硫、脫氧、脫磷處理，處理后使生鐵中 硫含量低于0.02%、磷含量低于0.03% ; 步驟二、將Mn、Ti、Nb加入到鐵基質中混合均勻后，加熱至熔融狀態，保持1~2h后，再 加入(：、0、]?〇、1、311川，混合均勻，在750~800°(：條件下保溫10~151^11后，以5~10°(：/1^11的 升溫速度增加到1100~1200°C，保溫2~3h后，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，冷卻后的放入800~850°C的爐火中保溫1~2h，最后經過淬火、回火后制成成 品； 上述各組分的質量百分比為：C 0.3%~0·5%，Μη 0.7%~0.9%，Cr 1.1%~1.5%， Mo 1.4%~1.6%，W 1.7%~2.3%，Sn 0.1%~0.2%，Ti 0.1%~0.2%，Nb 0.05%~ 0.1%，N 0.05%~0.1%〇2. 根據權利要求1所述的基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法，其特征在于，所述C 0.3%~0·5%，Μη 0.7%~0.9%，Cr 1.1%~1·2%，Μο 1.4%~1.6%，W 1.8%~2.0%， Sn 0.1%~0.2%，Ti 0.1%~0.2%，Nb 0.05%~0·1%，Ν 0.05%~0.1%, S彡0·02%，Ρ <0.03%，余量為 Fe。3. 根據權利要求1所述的基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法，其特征在于，所述C 0.4%,Mn 0.8%,Cr 1.1%,Mo 1.5%,W 1.9%,Sn 0.2%,Ti 0.1%,Nb 0.1%,N 0.05%, S彡0.02%，P彡0.03%，余量為Fe。4. 根據權利要求1所述的基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法，其特征在于，所述C 0.3%,Mn 0.9%,Cr 1.2%,Mo 1.6%,W 2.0%,Sn 0.1%,Ti 0.2%,Nb 0.05%,N 0.1%, S彡0.02%，P彡0.03%，余量為Fe。5. 根據權利要求1所述的基于石油鉆采鉆頭的鋼材制備方法，其特征在于，所述C 0.5%,Mn 0.7%,Cr 1.5%,Mo 1.4%,W 2.3%,Sn 0.2%,Ti 0.2%,Nb 0.1%,N 0.05%, S彡0.02%，P彡0.03%，余量為Fe。
【文檔編號】C22C38/18GK105908054SQ201610422008
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】周斌
【申請人】成都高普石油工程技術有限公司