用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺，解决了采用齿面敷焊耐磨材料的方式提高钻头切削齿寿命时，其制造成本较高的问题。本发明包括步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，并使生铁中硫含量低于0.02％、磷含量低于0.03％；步骤二、将Mn、Al、Cu、V加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1～2h后，再加入C、Cr、Si、B，混合均匀，在900～1050℃条件下保温1～2h，然后以10～15℃/min的升温速度增加到1200～1250℃，保温至少2h，再在800～850℃条件下恒温浇铸；步骤三、浇铸完成后降温，然后快速冷却；步骤四，冷却保温，最后经过淬火、回火后制成成品。本发明具有屈服强度高、硬度高、耐磨性好等优点。
【专利说明】
用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种金属材料，具体涉及用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺。
【背景技术】
[0002] 石油钻头是石油钻井的重要工具，是在开采石油时用于钻取石油的，其工作性能 的好坏将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本。
[0003] 镶齿钻头采用高强度高韧性硬质合金齿，优化设计的齿排数、齿数、露齿高度和独 特的合金齿外形，充分发挥了镶齿钻头高耐磨性和优异的切削能力。但现有钢齿钻头的齿 面敷焊新型耐磨材料，通过耐磨材料的设置保持钢齿钻头高机械钻速的同时，提高了钻头 切削齿寿命。
[0004] 采用上述齿面敷焊新型耐磨材料的方式提高钻头切削齿寿命时，其制造成本较 高，当敷焊新型耐磨材料的工艺不好时，极大地影响钢齿钻头的使用效果和寿命。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是:采用上述齿面敷焊新型耐磨材料的方式提高钻头 切削齿寿命时，其制造成本较高的问题，提供解决上述问题的用于石油钻头的高强度超耐 磨钢制备工艺。
[0006] 本发明通过下述技术方案实现： 用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺，包括： 步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，并使生铁中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步骤二、将Μη、Al、Cu、V加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1~2h后，再 加入(：、0、3丨、8，混合均匀，在900~1050°(：条件下保温1~211，然后以10~15°(：/1^11的升温 速度增加到1200~1250 °C，保温至少2h，再在800~850 °C条件下恒温浇铸； 步骤三、浇铸完成后以5~10 °C/miη的降温速度降低到400~450 °C，然后快速冷却到 200°C以下； 步骤四，冷却后放入800~850°C的炉火中保温1~2h，最后经过淬火、回火后制成成品； 其中，各元素的质量百分比如下：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] 通过本发明的配比组成的钢材，其屈服强度高、硬度高、耐磨性好，进而有效延长 本发明钢材制成的石油钻头的使用寿命。
[0008] 进一步，所述各元素的质量百分比为：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] 更进一步地，所述各元素的质量百分比为：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] 作为最优地设置方式，所述C、Cr、Μη和Si的质量百分比之和小于1.9%，所述Μη、 Al、B、Cu和V的质量百分比之和大于0.65%。
[0011] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果： 本发明具有屈服强度高、硬度高、耐磨性好等优点，进而有效延长本发明钢材制成的石 油钻头的使用寿命。
【具体实施方式】
[0012] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作 进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本 发明的限定。 实施例
[0013] 用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺，包括： 步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，并使生铁中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步骤二、将Μη、Al、Cu、V加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1~2h后，再 加入(：、0、3丨、8，混合均匀，在900~1050°(：条件下保温1~211，然后以10~15°(：/1^11的升温 速度增加到1200~1250 °C，保温至少2h，再在800~850 °C条件下恒温浇铸； 步骤三、浇铸完成后以5~10 °C/miη的降温速度降低到400~450 °C，然后快速冷却到 200 °C以下;该快速冷却的降温速度大于100 °C /min; 步骤四，冷却后放入800~850°C的炉火中保温1~2h，最后经过淬火、回火后制成成品； 其中，各元素的质量百分比如下：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] 本实施例中的各元素的具体组成成份如表1所示。
[0015] 表1
本实施例中脱硫、脱氧、脱磷处理，以及淬火、回火处理工序均为现有技术，因此不再赘 述。
[0016] 对上述组成成份比例的物质组成的基体材料进行性能测试，测试结果如表2所示。
[0017] 表2
通过上述表2的试验数据可知，本发明实例1-实例3中的数据表明：本发明不仅仅能保 证同时具有较高的屈服强度、冲击韧性和硬度，而且还具有一定的耐酸碱性，且本发明的成 本更加低廉，效果十分显著。
[0018] 以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺，其特征在于，包括： 步骤一、将生铁投入炉中熔化作为铁基质，经过脱硫、脱氧、脱磷处理，并使生铁中硫含 量低于0.02%、磷含量低于0.03 %; 步骤二、将Mn、Al、Cu、V加入到铁基质中混合均匀后，加热至熔融状态，保持1~2h后，再 加入(：、0、3丨、8，混合均匀，在900~1050°(：条件下保温1~211，然后以10~15°(：/1^11的升温 速度增加到1200~1250 °C，保温至少2h，再在800~850 °C条件下恒温浇铸； 步骤三、浇铸完成后以5~10°C/min的降温速度降低到400~450°C，然后快速冷却到 200°C以下； 步骤四，冷却后放入800~850°C的炉火中保温1~2h，最后经过淬火、回火后制成成品； 其中，各元素的质量百分比如下：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. 根据权利要求1所述的用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺，其特征在于，所述 各元素的质量百分比为: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. 根据权利要求1所述的用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺，其特征在于，所述 各元素的质量百分比为: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. 根据权利要求1所述的用于石油钻头的高强度超耐磨钢制备工艺，其特征在于，所述 C、Cr、Mn和Si的质量百分比之和小于1.9%，所述此^1、8、〇1和￥的质量百分比之和大于 0.65%〇
【文档编号】C22C38/02GK105950975SQ201610512960
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】贺昶明
【申请人】四川行之智汇知识产权运营有限公司