五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法
【专利摘要】本发明涉及一种五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法，钢种选用32CrNi3MoV,?钢种选用32CrNi3MoV,采用电弧炉冶炼、钢包精炼、双真空处理的冶炼工艺，电炉出钢时控制P含量，出钢温度；精炼过程中加入Cr、Ni、Mo合金等调整化学成分至要求，Ar气搅拌；采用两镦两拔工艺方法进行锻造，锻造终锻温度在Ac3以下，扩氢退火在Ac3+70℃短时奥氏体化，保温得到铁素体+珠光体的整合组织，隔断组织遗传；最终热处理采用正火+淬火+二次高温回火的热处理工艺方法，Ac3+80℃正火，Ac3+40℃淬火，得晶粒度大于8级的回火索氏体组织。采用本发明纵、横向力学性能达到：Rm≥1050MPa，Rp0.2≥900MPa，延伸率A≥18%，AKV2(-40℃)≥34J，HBS≥280HB；能隔断组织遗传，强度高、韧性好，有好的综合机械性能，使用寿命长，生产成本低。
【专利说明】五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法.。
【背景技术】
[0002]五缸柱塞泵泵头体是成套压裂机组成套设备的最核心部件，其材料各项性能指标决定着设备在运行过程中的安全、可靠性和设备的技术水平。目前，我国柱塞泵泵头体用料大部分依赖进口，由于地理环境差异及价格昂贵，对我国石油生产行业发展和建设具有很大的制约性，研究开发适用于我国基本国情的柱塞泵泵头体是我国石油生产行业建设的一项中心课题。我国现生产、制造的五缸柱塞泵泵头体(以下简称泵头体)，其材料选用 Cr-N1-Mo钢，取样需在本体上做纵向、横向力学性能，而该材料在热处理后极易出现晶粒粗大、组织遗传，严重影响锻件的力学性能，导致在国内不能形成批量生产制造，现通过在冶炼、锻造、热处理采取相应的措施细化晶粒，隔断组织遗传，得到良好的综合力学性能，达到国际同行业先进水平。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种泵头体晶粒细小，能隔断组织遗传， 强度高、韧性好，综合机械性能好，使用寿命长，生产成本低的五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法。
[0004]本发明目的的实现方式为，五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法，
[0005]钢种选用32CrNi3MoV,具体化学成分为，C:0.26% ?0.37%, Mn:0.2% ?0.7%, Si:
0.10% ?0.30%, Cr:1.00% ?1.60%, N1:2.90% ?3.50%, Mo:0.30% ?0.50%, V:0.04% ?
0.26%, Cu:0.04% ?0.21%, P ≤ 0.013%, S ≤ 0.013% ；
[0006]采用电弧炉冶炼、钢包精炼、双真空处理的冶炼工艺，电炉出钢时控制 [P] ( 0.008 %，出钢温度控制在1630°C?1650°C ;精炼过程中加入Cr、N1、Mo合金调整化学成分至五缸柱塞泵泵头体成分要求，加强Ar气搅拌；
[0007]采用两镦两拔工艺方法进行锻造，锻造终锻温度在Ac3以下，扩氢退火在 Ac3+70°C短时奥氏体化，然后在640°C保温20?30小时，得到铁素体+珠光体的整合组织， 隔断组织遗传；锻造加热温度为1200?1250°C ；
[0008]最终热处理采用正火+淬火+ 二次高温回火的热处理工艺方法，在Ac3+80°C正火，Ac3+40°C淬火，按热处理有效截面100mm/0.8h来计算淬火、正火的保温时间，淬火后以
0.050C /S?1°C /S的速度范围内冷却经回火后获得晶粒度大于8级的回火索氏体组织。
[0009]采用本发明结构的五缸柱塞泵泵头体纵向，横向力学性能达到:Rm≥1050MPa, Rp0.2≥900MPa,延伸率A≥18%, AKV2 (-40°C )≥34J, HBS≥280HB,晶粒度大于8级的指标。
[0010]本发明解决了现生产、制造的五缸柱塞泵泵头体后易出现粗大晶粒，且经反复调质后出现组织遗传，从而得到晶粒大小不均的混晶组织，最终导致严重影响材料的机械性能和产品的使用寿命的技术问题，使泵头体不但得到细小的晶粒，能隔断组织遗传，而且强度高、韧性好,有良好的综合机械性能,使用寿命长,生产成本低。
【具体实施方式】
[0011]本发明钢种选用32CrNi3MoV,具体化学成分为，C:0.26%?0.37%, Mn:0.2%?
0.7%, S1:0.10% ?0.30%, Cr:1.00% ?1.60%, N1:2.90% ?3.50%, Mo:0.30% ?0.50%, V:
0.04% ?0.26%, Cu:0.04% ?0.21%, P ≥ 0.013%, S ≥ 0.013%。采用 32CrNi3MoV 钢的原因是其具有淬透性高，强韧性，冷热加工工艺性好，具有很好的综合力学性能等特点，因此可用于成套压裂机组成套设备的最核心部件泵头体上。
[0012]采用电炉双真空熔炼工艺，即冶炼加精炼，在验收范围内加入Cr、N1、Mo合金调整化学成分至五缸柱塞泵泵头成分要求。钢包精炼过程中通过控制Mn、Si合金的加入量， 使Si含量为0.10-0.20%, Mn含量为0.30-0.40% ;通过控制V合金的加入量，使V含量为
0.12-0.18%，加入Al元素，使Al为0.04-0.06%，同时，使P含量≥0.010%，S含量 ≥0.008%、 Cu 含量 0.04-0.08%o
[0013]本发明控制上述成分含量的原因在于:Si是脆性元素，Mn是过热元素，含量过高， 对钢的组织遗传和晶粒细化有很大的影响。降低V元素也可使再次奥氏体化处理的晶粒强化效果急剧增加；降低钢中有害元素P、S、Cu含量,并加入一定量的Al元素，以细化晶粒， 提高晶粒度。验收及锻件各化学成分含量见下表:
[0014]化学成分(单位:％)
【权利要求】
1.五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法，其特征在于钢种选用 32CrNi3MoV,具体化学成分为，C:0.26% ?0.37%, Mn:0.2% ?0.7%, Si: 0.10% ?0.30%, Cr:1.00% ?1.60%, N1:2.90% ?3.50%, Mo:0.30% ?0.50%, V:0.04% ? 0.26%, Cu:0.04% ?0.21%, P ≤ 0.013%, S ≤ 0.013% ；采用电弧炉冶炼、钢包精炼、双真空处理的冶炼工艺，电炉出钢时控制[P] ≤0.008 %， 出钢温度控制在1630°C?1650°C ;精炼过程中加入Cr、N1、Mo合金调整化学成分至五缸柱塞泵泵头体成分要求，加强Ar气搅拌；采用两镦两拔工艺方法进行锻造，锻造终锻温度在Ac3以下，扩氢退火在Ac3+70°C短时奥氏体化，然后在640°C保温20?30小时，得到铁素体+珠光体的整合组织，隔断组织遗传；锻造加热温度为1200?1250°C ；最终热处理采用正火+淬火+ 二次高温回火的热处理工艺方法，在Ac3+80°C正火， Ac3+40°C淬火，按热处理有效截面100mm/0.8h来计算淬火、正火的保温时间，淬火后以0.050C /S?1°C /S的速度范围内冷却经回火后获得晶粒度大于8级的回火索氏体组织。
2.根据权利要求1所述的五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法，其特征在于钢包精炼过程中通过控制Mn、Si合金的加入量，使Si含量为0.10%?0.20%，Mn含量为0.30%?0.40% ;通过控制V合金的加入量，使V含量为0.12%?0.18% ;加入Al元素，使Al为0.04%?0.06% ； 同时，使P含量≤0.010%, S含量≤0.008%、Cu含量0.04%?0.08%。
3.根据权利要求1所述的五缸柱塞泵泵头体锻件加工方法.，其特征在于锻造后先余热正火，空冷冷至200?300°C，进行扩氢退火，在重新加热通过临界区时，以90?110°C / h的加热速度加热，在Ac3+70°C短时奥氏体化，然后在640°C等温20-30小时。
【文档编号】C21D8/00GK103436803SQ201310350280
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】黄永强, 张承峰, 汤晶晶, 赵林武, 王明哲, 曹虹, 陈国红, 来坤领, 罗波, 韩芳, 刘长安, 马晓兵, 张燕 申请人:武汉重工铸锻有限责任公司