CN102424935A - 一种含Cr、Ni低合金低温铸钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含Cr、Ni低合金低温铸钢，其所述铸钢的化学成分及其质量百分比为：C：0.25-0.30；Si：0.10-0.20；Mn：0.60-0.70；P：≤0.025；S：≤0.025；Cr：1.10-1.20；Mo：0.15-0.20；Ni：1.30-1.40。该合金铸钢具有低合金含量，低成本，高强度，高韧性，特别是优秀的低温冲击韧性等优点。特别适合于制造在高寒或北极环境作业的石油钻机的提升与旋转系统(大钩、水龙头、转盘等)。
Description
技术领域
本发明涉及一种含Cr、Ni低合金低温铸钢，特别是可用于制造石油钻机的提升与旋转系统，如大钩、水龙头、转盘等，适应于在严寒和极地地区低温环境的低合金铸钢。
背景技术
目前国内外对低温钢研究较多的是轧材，对铸造低温钢研究得较少。但是，石油、化工、冶金等工业部门的许多具有特殊形状的低温机械零部件，只能通过铸造的方法才能获得。例如在严寒或北极地区工作的石油钻机的提升与旋转系统(大钩、水龙头、转盘等)，由于结构与壁厚的原因，如采用轧材加工成形，不仅工艺复杂，且制作成本昂贵，因此均采用铸造成形。为确保低温工作的安全可靠性，要求提升与旋转系统所用材料除具有常温的机械性能 （
σb=600-670MPa，σs=500-519MPa，δ5=18-21%，ψ=58-60%，-20℃时Ak=55-57J，-45℃时Ak=30-32J)之外，还要求在-20℃时的低温冲击功(夏比试验)不低于42 J，在-45℃时不低于27J。
当前国内外普遍采用的铸造低温钢为铬镍奥氏体不锈钢，这类钢种具有良好的低温韧度，但屈服强度低(Cr8约为200MPa)，远不能满足石油钻机大钩等结构件的强度指标要求。奥氏体不锈钢的另一缺点是合金中含有大量Cr、Ni等贵重元素，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于制造石油钻机的提升与旋转系统，如大钩、水龙头、转盘等，适应于在严寒和极地地区低温环境作业的含Cr、Ni低合金低温铸钢。
为解决上述问题，本发明的技术方案是为：所述铸钢的化学成分及其质量百分比为：C：0.25-0.30；Si：0.10-0.20；Mn：0.60-0.70；P：≤0.025；S：≤0.025；Cr：1.10-1.20；Mo：0.15-0.20；Ni：1.30-1.40。
所述铸钢在930℃炉中进行高温退火3小时，后放入920℃的油中进行油淬3小时，最后在680℃空冷2小时，热处理后显微组织为回火索氏体。其室温力学性能为：σb=600-670MPa，σs=500-519MPa，δ5=18-21%，ψ=58-60%，-20℃时Ak=55-57J，-45℃时Ak=30-32J。
本发明的有益效果：
本发明所述铸钢具有优良的室温综合力学性能和较高的低温冲击韧性，完全适用于制造在严寒或北极地区工作的石油钻机的提升与旋转系统。
具体实施方式
本发明提供一种含Cr、Ni低合金低温铸钢，其所述铸钢的化学成分及其质量百分比为：C：0.25-0.30；Si：0.10-0.20；Mn：0.60-0.70；P：≤0.025；S：≤0.025；Cr：1.10-1.20；Mo：0.15-0.20；Ni：1.30-1.40。其中，各合金所具有的主要功能为：
碳（C）：碳含量越高，钢的强度和硬度值增加，而塑性和韧性指标降低；
硅（Si）：强化铁素体，提高抗拉强度和屈服强度，提高耐热性和耐蚀性，降低塑性和韧性；
锰（Mn）：提高强度，硬度和耐磨性；
磷（P）：能使钢的可塑性和韧性明显下降，特别在低温下更为严重；
硫（S）：钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂；
铬（Cr）：降低钢的导热性，提高钢的耐磨性；
钼（Mo）：强化铁素体，提高高温性能，改善脆性；
镍（Ni）：扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素，提高强度而不显著降低塑性，有良好的耐腐蚀性能。
本发明的含Cr、Ni低合金低温铸钢，其室温力学性能为：σb=600-670MPa，σs=500-519MPa，δ5=18-21%，ψ=58-60%，-20℃时Ak=55-57J，-45℃时Ak=30-32J。
通过上述合金技术方案的揭示可见，本发明中合金钢具有：低合金含量，高强度，高韧性，特别是优秀的低温冲击韧性，以及低成本。特别适合于制造在高寒或北极环境作业的石油钻机的提升与旋转系统(大钩、水龙头、转盘等)。
本发明所揭示的实施例，将通过权利要求得到体现和保护，任何根据本发明中所得到的启示，均落入本发明所保护的范围之中。
Claims (5)
1.一种含Cr、Ni低合金低温铸钢，其特征在于，其所述铸钢的化学成分及其质量百分比为：C：0.25-0.30；Si：0.10-0.20；Mn：0.60-0.70；P：≤0.025；S：≤0.025；Cr：1.10-1.20；Mo：0.15-0.20；Ni：1.30-1.40。
2.根据权利要求1所述的含Cr、Ni低合金低温铸钢，其特征在于：经热处理后，其室温力学性能为：σb＝600-670MPa，σs＝500-519MPa，δ5＝18-21％，ψ＝58-60％，-20℃时Ak＝55-57J，-45℃时Ak＝30-32J。
3.根据权利要求2所述的含Cr、Ni低合金低温铸钢，其特征在于：所述热处理工艺过程为：所述铸钢在930℃炉中进行高温退火3小时，后放入920℃的油中进行油淬3小时，最后在680℃空冷2小时。
4.根据权利要求2或3所述的含Cr、Ni低合金低温铸钢，其特征在于：所述铸钢经热处理后其显微组织为回火索氏体。
5.根据权利要求1或2所述的含Cr、Ni低合金低温铸钢，其特征在于：其适用于制造在严寒或北极地区工作的石油钻机的提升与旋转系统。
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