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27CrMoTi钢(化学成分)热处理工艺及性能

发布人:上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com 更新时间:2015-09-06
基于井下工具的使用要求,27CrMoTi钢是井下固井工具中常用的材质。通过采用不同的热处理工艺,对比分析27CrMoTi钢的力学性能变化。

   石油开采及井下固井工具是在数千米深的井中作业,环境恶劣,受力状况复杂。通常情况下,固井工具既要承受拉应力、扭转弯曲应力,也要承受强烈的摩擦和冲击。同时,工具也要耐高温、高压和CO2、H2S等腐蚀气体的侵蚀。这就要求井下材料具有良好的综合性能,既要有强度与韧性的良好匹配,还要具有良好的防腐蚀性能。基于井下工具的使用要求,27CrMoTi钢是井下固井工具中常用的材质。通过采用不同的热处理工艺,对比分析27CrMoTi钢的力学性能变化。

试验用钢为27CrMoTi无缝钢管,名义化学成分见表1。采用膨胀法结合金相硬度法测定试验钢的CCT曲线。在27CrMoTi无缝管上取得Φ4mm×10mm的试样,使用DIL805A型膨胀仪进行试验。将试样以20℃/s速度加热到1000℃,保温5min,然后以10℃/s的速度冷却到900℃,试样保温20s后分别以0.2、1、2、3、4、10、20和30℃/s的冷速冷却至室温,测得试样的膨胀量-温度曲线。
表1  试验钢的化学成分(质量分数,%)
C
Mn
Cr
Mo
Ti
P
S
0.2~0.4
≤1.0
0.6~1.5
0.2~0.5
0.05~0.25
≤0.03
≤0.01
 
井下工具需要进行合理的热处理,具备优良的综合力学性能才能入井使用。在箱式电阻炉中分别将试样加热至840℃和870℃进行淬火处理,淬火后分别在500、540、580、600、620和640℃进行回火处理。将不同工艺下的试样加工成标准拉伸试样和冲击试样,在CMT-4105型万能试验机和JB-30B型冲击试验机上进行力学性能测试,使用DMI3000M金相显微镜观察组织变化。结果表明:
(1)27CrMoTi钢连续冷却过程中,冷速大于1℃/s时,硬度高于300HV10;冷速达到30℃/s时,奥氏体全部转变为马氏体,硬度达到569HV10。
    (2)随回火温度提高,27CrMoTi钢抗拉强度和屈服强度呈下降趋势,硬度随之下降,韧性有明显提高。
    (3)870℃淬火后的强度明显高于840℃淬火后的强度,840℃淬火后的塑性、韧性要高于870℃淬火的,且组织中存在未溶铁素体。根据实际应用要求,该钢合适的热处理工艺为870℃淬火+640℃回火。
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