CN107267881B - 沉淀硬化马氏体不锈钢和用其制造的往复式泵 - Google Patents

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Abstract

公开了端块。端块可包括在前侧、后侧、左侧、右侧、顶侧和底侧之间延伸的主体。另外，主体可包括在入口端口与出口端口之间延伸穿过主体的第一孔以及在缸端口与第一孔之间延伸的缸孔。另外，主体可包括沉积硬化马氏体不锈钢，其包括重量占0.08％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、铁以及第一沉淀物，所述第一沉淀物包括铜。

Description

沉淀硬化马氏体不锈钢和用其制造的往复式泵
相关申请的交叉引用
本申请是非临时美国专利申请，并根据35U.S.C.§119(e)要求于2016年4月7日提交的第62/319,406号美国临时专利申请的优先权。
技术领域
本公开大体涉及沉淀硬化马氏体不锈钢，更具体地，本公开涉及由沉淀硬化马氏体不锈钢制成的端块和往复式泵。
背景技术
往复式泵可配置成将处理材料推进至气井或油井中，其中，处理材料为诸如但不限于混凝土、酸化材料、水力压裂材料或支撑剂材料。往复式泵包括动力端和流体端，其中动力端包括马达以及与马达旋转接合的曲轴。另外，动力端包括与曲轴旋转接合的曲柄臂。
流体端可包括连杆、缸和端块，其中，连杆在一端处可操作地连接至曲柄臂，并在另一端处可操作地连接至柱塞；缸配置成可操作地接合柱塞；以及端块配置成接合缸。入口端口在端块中设置有出口端口以及在入口端口和出口端口之间延伸的第一孔。另外，端块包括缸端口以及在缸端口和第一孔之间延伸的缸孔。随着马达操作，马达使曲轴旋转，曲轴转而通过曲柄臂和连杆使柱塞在缸内做往复运动。随着柱塞往复运动，处理材料通过入口端口移动至端块内，并且在压力下通过出口端口推出端部块至气井或油井。
随着对碳氢化合物的需求日益增大，水力压裂公司已进入钻探诸如海恩斯维尔页岩(Haynesville Shale)的更复杂领域。在可以以9000磅/平方英寸(PSI)断裂旧地层的情况下，海恩斯维尔页岩通常需要高达13000PSI的泵送压力。另外，在旧地层可利用较少磨蚀性的支撑剂材料的情况下，海恩斯维尔页岩通常需要诸如铝土矿的、高度磨蚀性的支撑剂。较高的泵送压力和利用更具磨蚀性的支撑剂材料已导致流体端寿命缩短，并因而导致与替换端块和泵相关联的成本更高。
因此，本公开涉及克服上文阐述的一个或多个问题和/或与已知的往复式泵流体端部相关联的其它问题。
发明内容
根据本公开的一个方面，公开了一种沉淀硬化马氏体不锈钢。该沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.08％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、以及铁。另外，该沉淀硬化马氏体不锈钢可包括第一沉淀物，该第一沉淀物包括铜。
根据本公开的另一方面，公开了一种端块。该端块可包括在前侧、后侧、左侧、右侧、顶侧和底侧之间延伸的主体。另外，主体可包括在入口端口与出口端口之间延伸通过本体的第一孔，并且还包括在缸端口和第一孔之间延伸的缸孔。另外，主体可包括沉淀硬化马氏体不锈钢。沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.08％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、以及铁。另外，该沉淀硬化马氏体不锈钢可包括第一沉淀物，该第一沉淀物包括铜。
根据本公开的另一方面，公开了一种往复式泵。往复式泵可包括曲轴以及与曲轴旋转接合的连杆。另外，往复式泵可包括可操作地连接至连杆的柱塞以及配置成可操作地接合柱塞的缸。另外，往复式泵可包括端块，并且端块可包括在前侧、后侧、左侧、右侧、顶侧和底侧之间延伸的主体。另外，主体可包括在入口端口与出口端口之间延伸穿过主体的第一孔以及在缸端口与第一孔之间延伸的缸孔。另外，主体可包括沉淀硬化马氏体不锈钢。沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.08％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、以及铁。另外，该沉淀硬化马氏体不锈钢可包括第一沉淀物，该第一沉淀物包括铜。
当结合附图阅读时，本公开的这些方面和特征以及其它方面和特征会更易于理解。
附图说明
图1是根据本公开制造的示例性往复式泵的侧视图。
图2是根据本公开制造的根据图1的示例性往复式泵的侧面剖视图。
图3是端块的立体图，其中端块可与根据本公开制造的根据图1的示例性往复式泵一起使用。
图4是图3的端块的一个实施方式沿线4-4截取的剖视图，该端块实施方式可与根据本公开制造的图1的示例性往复式泵一起使用。
图5是图3的端块的替代实施方式沿线4-4截取的剖视图，该端块实施方式可与根据本公开制造的图1的示例性往复式泵一起使用。
图6是示出不锈钢丝中镍含量对应力腐蚀破裂(stress corrosion cracking，SCC)的影响的数据图。
具体实施方式
以下将参照本文公开的附图和表来描述本公开的各个方面，其中，除非另有说明，否则相同的附图标记指代相同的元素。参照图1，图中示出了根据本公开制造的示例性往复式泵10的侧视图。如图中所示，往复式泵10可包括动力端12和流体端14。动力端12可配置为向流体端14提供做功，从而允许流体端14将处理材料推进至气井或油井内，其中处理材料为诸如但不限于混凝土、酸化材料、水力压裂材料或支撑剂材料。
以下参照图2，图中示出了根据本公开制造的根据图1的示例性往复式泵的侧面剖视图。如图中所示，动力端12可包括配置为向流体端14提供做功的马达16。另外，动力端12可包括围绕曲轴20和曲柄臂22的曲轴箱壳体18。曲轴20可与马达16旋转接合，以及曲柄臂22可与曲轴20旋转接合。
流体端14可包括至少部分地围绕连杆26、缸28和柱塞30的流体壳体24。连杆26可包括第一端31以及与第一端31相对的第二端33。连杆26可在第一端31处可操作地连接至曲柄臂22，以及可在第二端33处可操作地连接至柱塞30。缸28可配置成可操作地接合柱塞30。虽然本公开和附图讨论了缸28和柱塞30的布置，但是可想象的是，本公开的教导还可包括缸28和活塞装置。因此，应理解的是，柱塞30可由活塞代替而不脱离本公开的范围。
流体端14还可包括端部块32。以下参照图3，图中示出了可与根据本公开制造的根据图1的示例性往复式泵10一起使用的端块32的立体图。如图中所示，端块32可包括在前侧36、后侧38、左侧40、右侧42、顶侧44和底侧46之间延伸的主体34。虽然图3中示出的端块32是整体式三重设计，但是可设想的是，本公开的教导同样适用于其他整体设计，诸如五重的、Y型块，以及乃至适用于具有模块化设计的端块32。
参照图4，图中示出了图3的端块的一个实施方式沿线4-4截取的剖视图。如图中所示，主体34还可包括入口端口48、出口端口50以及在入口端口48与出口端口50之间延伸的第一孔52。另外，如图4所示，主体34可另外包括缸端口54、检查端口56和缸孔58。在一个实施方式中，缸孔58可在缸端口54与第一孔52之间延伸。在另一实施方式中，缸孔58可在缸端口54与检查端口56之间延伸。
参照图5，图中示出了图3的端块的替代实施方式沿线4-4截取的剖视图。如图中所示，主体34还可包括入口端口48、出口端口50以及在入口端口48与出口端口50之间延伸的第一孔52。另外，如图5所示，主体34可另外包括缸端口54和缸孔58。缸孔58可在缸端口54与第一孔52之间延伸。另外，如图中所示，缸孔58与第一孔52之间的角度可以不是90度，从而产生具有Y形块形配置的端块32。
在操作中，马达16可旋转曲轴20，曲轴20转而可通过曲柄臂22和连杆26使柱塞30在缸28内部做往复运动。随着柱塞30从缸孔58朝向缸28做往复运动，可通过入口48将处理材料移动至第一孔52内。随着柱塞30从缸28朝向缸孔58做往复运动，可在压力下通过出口端口50将处理材料移出第一孔52并向气体或油井移动。
如上所述，对于碳氢化合物能量的需求一直在增大。因此，水力压裂公司已开始探索页岩田，页岩田需要增加压力，并需要使用更具磨蚀性的支撑剂来释放所捕获的碳氢化合物。更高的泵送压力和使用更具磨蚀性的支撑剂已缩短了流体端14的使用寿命。更具体地，更高的泵送压力和使用更具磨蚀性的支撑剂已缩短了缸28、柱塞30和端块32的使用寿命。因此，本公开旨在延长这些零件的使用寿命。
更具体地，本公开涉及一种新颖且不显而易见的沉淀硬化马氏体不锈钢，与用于制造上述往复式泵10的流体端14的缸28、柱塞30和端部块32的常规材料相比，该沉淀硬化马氏体不锈钢具有提高的耐腐蚀性，同时保持用于该应用的屈服强度和极限拉伸强度。更具体地，在第一实施方式中，本公开涉及一种沉淀硬化马氏体不锈钢，其包括重量占0.08％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、铁以及包括铜的第一沉淀物。另外，在该实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢还可包括重量占0.40％至0.60％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢的该实施方式可另外包括重量占0.30％至1.00％之间的锰。另外，在该实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.040％之间的磷。另外，该实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.100％之间的硫。另外，该实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.15％至0.65％之间的硅。另外，该实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的钒。另外，该实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的铌。最后，在该实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.01％至0.09％之间的铝。
在第一实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢的屈服强度可在95.0千磅/平方英寸(KSI)和130.0KSI之间的范围内，其中平均屈服强度为105.0KSI，从而获得强度和延展性的最佳平衡。另外，在该第一实施方式中，沉淀硬化不锈钢的极限拉伸强度可在110KSI至141KSI之间，其中平均极限抗拉强度为123.0KSI，从而获得强度和延展性的最佳平衡。
在附加实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.10％至0.18％之间的碳、重量占11.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、铁以及包括铜的第一沉淀物。另外，在该附加实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢还可包括重量占0.40％至0.60％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。另外，在该附加实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可另外包括重量占0.30％至0.80％之间的锰。另外，在该附加实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.040％之间的磷。另外，该附加实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.100％之间的硫。另外，该附加实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.25％至0.60％之间的硅。另外，在该附加实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的钒。另外，该附加实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的铌。最后，在该附加实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.01％至0.09％之间的铝。
在该附加实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢的屈服强度可在95.0KSI和130.0KSI之间的范围内，其中平均屈服强度为105.0KSI，从而获得强度和延展性的最佳平衡。另外，在该附加实施方式中，沉淀硬化不锈钢的极限拉伸强度可在110KSI至141KSI之间，其中平均极限抗拉强度为123.0KSI，从而获得强度和延展性的最佳平衡。
在另一实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.13％至0.18％之间的碳、重量占12.00％至13.50％之间的铬、重量占0.65％至0.95％之间的镍、重量占1.00％至1.30％之间的铜、铁以及包括铜的第一沉淀物。另外，在该另一实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢还可包括重量占0.43％至0.57％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。另外，在该另一实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可另外包括重量占0.30％至0.50％之间的锰。另外，在该另一实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.040％之间的磷。另外，该另一实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.010％之间的硫。另外，该另一实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.30％至0.50％之间的硅。另外，在该另一实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的钒。另外，该另一实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.07％之间的铌。另外，该另一实施方式中的沉淀硬化马氏体不锈钢中钒和铌的结合含量可限于最多重量占0.15％。最后，在该另一实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.015％至0.045％之间的铝。
在该另一实施方式中，沉淀硬化马氏体不锈钢的屈服强度可在95.0KSI和130.0KSI之间的范围内，其中平均屈服强度为105.0KSI，从而获得强度和延展性的最佳平衡。另外，在该另一实施方式中，沉淀硬化不锈钢的极限拉伸强度可在110KSI至141KSI之间，其中平均极限抗拉强度为123.0KSI，从而获得强度和延展性的最佳平衡。
上述配方中的碳可确定淬火硬度，提高沉淀硬化马氏体不锈钢的淬透性，并且是有效的奥氏体稳定剂。另外，碳可以与铬和钼结合以形成多个金属碳化物相。金属碳化物颗粒增强耐磨性，以及MC型金属碳化物通过颗粒钉扎提供晶粒细化。为了确保用于耐磨性和晶粒细化的足够金属碳化物形成并赋予所需淬火硬度，需要重量占0.08％的最低碳含量。然而，不希望将碳含量提高到重量占0.18％以上。首先，碳化铬的沉淀消耗有益铬的基质，这降低了合金的抗氧化和耐腐蚀性。其次，较高的碳含量会使奥氏体相过度稳定。过度稳定的奥氏体会导致不完全变形，这会使马氏体开始温度和完成温度低于室温，并对实施强度带来不利影响。
上述配方中的铬当与碳结合形成金属碳化物时，可适度提高淬透性，轻度赋予固溶强化，并且可大大提高耐磨性。当含量占重量高于10.5％时，铬提供高耐氧化性和耐腐蚀性。在实践中，可添加至重量占高达14.0％，而不降低沉淀硬化马氏体不锈钢的热加工性。
上述配方的镍可赋予较小的固溶强化、延伸淬透性，并提高韧性和延展性。另外，镍可提高在酸性环境中的耐腐蚀性，并且可为强奥氏体稳定剂。镍还可增加铜在液态铁中的溶解度，并控制锻造时的表面开裂。另外，镍还可缓解锻造期间铜迁移至晶界的趋势。镍与铜的一个最佳最小比例为50％。
端块和往复式泵的故障模式可能未被完全理解。然而，已知的是，经受拉伸应力和腐蚀性水溶液的组合的给定材料可能容易引起裂纹并随后扩展裂纹。材料对应力腐蚀破裂(SCC)的敏感性可能是由于合金组成、微结构和热学经历。已表明的是，不锈钢的镍含量对SCC引发的失效时间有影响(参见图6和Jones，Russel H.，Stress-Corrosion Cracking：Materials，Performance，and Evaluation，Second Edition，ASM International，2017年，第100-101页)。从图6的图表中可注意到的是，随着镍含量从0％增加至约12.5％，对SCC的敏感性增加。因此，与较高的镍含量相比，保持镍含量低于1.15％可增加不锈钢对SCC的抗性。
上文所述的铜可略微提高淬透性，提高耐氧化性，改善对某些酸的耐腐蚀性，并通过沉淀富铜颗粒赋予强度。重量占0.85％至1.30％之间的铜含量允许提高耐氧化性和耐腐蚀性以及沉淀硬化，而不会显着降低马氏体转变温度。铜提高了液态钢的流动性，以及重量占1.0％的铜关于流动性具有与液态钢温度上升125°F的同等效果。对于上述沉淀硬化马氏体不锈钢，当迅速冷却时，铜在铁中的最大溶解度为重量占1.50％，并且应保持在重量占1.30％以下。
上述配方中的钼可提高淬透性，增加耐腐蚀性，降低回火脆性的倾向，并且当在1000°F至1200°F范围内加热时，提高精细金属碳化物(M2C)沉淀产生强化的沉淀硬化马氏体不锈钢。富钼金属碳化物提供提高的耐磨性，改善热硬度并抵抗低于A1温度的粗大化。另外，重量占高达0.60％的钼含量允许在不影响热加工性的情况下实现这些益处。钼提高了铜轴承钢的耐冲击性，一个优选比例应为铜重量百分比的一半的量。
上述配方的锰可以提供轻微固溶强化，并且增加沉淀硬化马氏体不锈钢的淬透性。如果存在的量足够，锰就会与硫结合成非金属化合物，从而降低游离硫对材料延展性的不良影响。锰也是奥氏体稳定剂，并且重量高于1.00％的水平会导致类似于上述高碳水平的过度稳定化问题。
上述配方中的磷可被视为杂质。因此，由于磷具有在700°F至900°F之间回火时通过偏析至晶界而降低延展性的倾向，所以可接受0.040％的磷水平。
上述配方中的硫可被视为杂质，因为硫可以以降低延展性和韧性为代价提高机械加工性。由于对延展性和韧性的负面影响，对于延展性和韧性至关重要的应用，最高可接受重量占0.010％的硫含量。另一方面，当需要改善机械加工性时，可接受重量占0.100％的硫含量。
上文限定的配方中的硅可在炼钢过程中用于脱氧。另外，硅可提高抗氧化性，由于固溶强化而赋予轻微强度增加，并且提高沉淀硬化马氏体不锈钢的淬透性。硅轻微地稳定铁素体，并且对于材料中的去氧化和相稳定来说，希望硅含量在重量占0.15％至0.65％之间。另外，硅增加了铜在铁中的溶解度，并延长了沉淀硬化的时间。在一个实施方式中，当铜可为重量占1.00％时，硅所占重量应大于0.15％。
上述配方的钒可大幅提高淬透性，当与碳组合形成金属碳化物时，可提高耐磨性，并且可通过由细小碳化物、氮化物或碳氮化物颗粒的沉淀钉扎晶界来协助促进细晶粒。铌也可与钒组合使用来增强晶粒细化。虽然高达0.15％的钒含量可有助于晶粒细化和淬透性，但是重量占0.15％以上的钒含量可通过形成大的碳化物而不利地降低韧性。沉淀硬化马氏体钢可包括0％至0.15％的钒。
上述配方的铌可通过从固溶体中除去碳而对淬透性有不良影响，但是可通过沉淀细小的碳化物、氮化物或碳氮化物颗粒而进行强化，并且可通过由细小碳化物、氮化物或碳氮化物颗粒的沉淀钉扎晶界来协助促进细晶粒。这些精细分散的颗粒在热加工或热处理的温度下可能不易溶于钢，因此这些精细分散的颗粒可以用作形成新晶粒的核，从而增强晶粒细化。碳通过铌的非常强的亲和力也可通过防止形成其他晶界碳化物来提高对晶间腐蚀的抵抗力。为了减轻铌对淬透性的不良影响，可以加入钒。沉淀硬化马氏体钢可包括0％至0.15％的铌。
当在制钢期间使用时，上述配方中的铝可以是有效的脱氧剂，并且当与氮组合以形成细氮化铝时提供晶粒细化。铝可通过与镍结合以形成镍铝化物颗粒而有助于强化。必须将铝的含量保持在重量占0.09％以下，从而确保浇注过程中优先流动。另外，铝似乎提高了铜轴承钢的缺口冲击强度。
示例1
用本文公开的沉淀硬化马氏体不锈钢制造缸28、柱塞30和端块32的方法包括以下步骤：熔化、成形、热处理和受控材料去除以获得最终期望形状。以下将更详细地讨论这些步骤中的每个步骤。
本文公开的沉淀硬化马氏体不锈钢的熔化过程与目前的炼钢实践并无区别。可行的熔化过程的实例包括但不限于使用电弧炉、感应熔炼和真空感应熔炼。在这些过程的每一个中，均产生液态钢并加入合金以制成所需的组成。可使用随后的精炼过程。根据所使用的过程，为熔化过程而产生的保护渣层可具有高含量的氧化合金。在熔化过程中可加入还原剂，从而使合金元素从炉渣回到钢液中。相反，金属和矿渣也可在容器中进行处理以降低碳含量，以及通过使用氩氧脱碳(argon-oxygen decarburization，AOD)容器或真空氧气脱碳(vacuum-oxygen decarburization，VOD)容器优先将炉渣中的合金还原回炉底中。具有所需化学性质的液态钢可连续地浇注成线或铸成锭。
接下来，可使用典型金属成形过程来形成固化的线或锭，典型金属成形过程为例如但不限于通过轧制或锻造热加工成所需形状。为了协助形成，线或锭可加热至2100°F至2200°F范围内的温度，以使材料足够塑性变形。优选地，只要温度不低于1650°F，就可以继续变形，因为低于该温度的变形可导致表面开裂和撕裂。
在形成之后，可进行热处理以获得期望的机械性能。成形材料可在熔炉中进行热处理，诸如但不限于直接烧制、间接烧制、大气和真空炉。成形材料实现所需机械性能所需的步骤是暴露于高温，以允许材料转化为奥氏体以及将铜置于溶液中，然后在空气或淬火介质中冷却材料以形成主要马氏体基体，随后是较低温度的热循环，使马氏体回火，并使溶解的铜沉淀并加强材料。根据所选择的温度，还可具有提高向合金中添加钼而产生的二次硬化效应。高温过程发生在1800°F至1900°F的范围内。较低的温度循环在450°至750°F或1050°F至1300°F的范围内。避免750°F至1050°F的范围，因为在该范围内处理时降低韧性和耐腐蚀性。典型的过程使用1050°F至1300°F的温度范围。在该范围的下端处理的成形材料会具有较高强度，而在该范围的较高端处理的材料会具有更好的延展性、韧性和耐腐蚀性。在较低温度的过程之后，材料会包括具有铜沉淀物的回火马氏体结构，并且其次可包括钼沉淀物。
随后，硬化的成形材料可进行受控的材料去除过程，以根据需要获得最终期望的形状轮廓。用于从硬化材料制成缸28、柱塞30和端块32的常用过程的实例包括但不限于铣削、车削、磨削和切削。
本文公开的沉淀硬化马氏体不锈钢的示例成分在以下表1-3中列出。
示例性沉淀硬化马氏体不锈钢成分
表1：示例A
元素 质量百分比下限 质量百分比上限
C 0.08 0.18
Mn 0.30 1.00
P 0.000 0.040
S 0.000 0.100
Si 0.15 0.65
Ni 0.65 1.15
Cr 10.50 14.00
Mo 0.40 0.60
Cu 0.85 1.30
Al 0.010 0.090
V 0.00 0.15
Nb 0.00 0.15
Nb+V
Ta residual
W residual
Fe balance balance
表2：示例B
元素 质量百分比下限 质量百分比上限
C 0.10 0.18
Mn 0.30 0.80
P 0.000 0.040
S 0.000 0.100
Si 0.25 0.60
Ni 0.65 1.15
Cr 11.50 14.00
Mo 0.40 0.60
Cu 0.85 1.30
Al 0.010 0.090
V 0.00 0.15
Nb 0.00 0.15
Nb+V
Ta residual
W residual
Fe balance balance
表3：示例C
元素 质量百分比下限 质量百分比上限
C 0.13 0.18
Mn 0.30 0.50
P 0.000 0.040
S 0.000 0.010
Si 0.30 0.50
Ni 0.65 0.95
Cr 12.00 13.50
Mo 0.43 0.57
Cu 1.00 1.30
Al 0.015 0.045
V 0.00 0.15
Nb 0.00 0.07
Nb+V 0.00 0.15
Ta residual
W residual
Fe balance balance
工业实用性
在操作中，本公开的教导可对许多应用具有适用性，包括但不限于设计成在高压和/或高度磨蚀性材料下输送材料的泵。例如，这种泵可包括但不限于泥浆泵、混凝土泵、井用泵等。尽管适用于设计用于在高压和/或高度磨蚀的材料下输送材料的任何泵，但是本公开可具体适用于用于将水力压裂材料或支撑剂材料输送至气井或油井中的往复式泵10。更具体地，本公开的用处在于通过延长用于将水力压裂材料或支撑剂材料输送至气井或油井中的往复式泵10的流体端14的缸28、柱塞30或端块32的使用寿命。
例如，本文公开的往复式泵10的缸28可采用本文公开的沉淀硬化马氏体不锈钢，以便延长往复式泵10的使用寿命。沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.08％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、以及铁。另外，该沉淀硬化马氏体不锈钢可包括第一沉淀物，该第一沉淀物包括铜。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢还可包括重量占0.40％至0.60％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可另外包括重量占0.30％至1.00％之间的锰。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.040％之间的磷。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.100％之间的硫。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.15％至0.65％之间的硅。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的钒。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的铌。最后，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.01％至0.09％之间的铝。
另外，本文公开的往复式泵10的柱塞30可采用本文公开的沉淀硬化马氏体不锈钢，以便延长往复式泵10的使用寿命。沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.08％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、以及铁。另外，该沉淀硬化马氏体不锈钢可包括第一沉淀物，该第一沉淀物包括铜。柱塞30的沉淀硬化马氏体不锈钢还可包括重量占0.40％至0.60％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可另外包括重量占0.30％至1.00％之间的锰。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.040％之间的磷。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.100％之间的硫。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.15％至0.65％之间的硅。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的钒。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的铌。最后，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.01％至0.09％之间的铝。
另外，本文公开的往复式泵10的端块32可采用本文公开的沉淀硬化马氏体不锈钢，以便延长往复式泵10的使用寿命。沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.08％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、以及铁。另外，该沉淀硬化马氏体不锈钢可包括第一沉淀物，该第一沉淀物包括铜。端块32的沉淀硬化马氏体不锈钢还可包括重量占0.40％至0.60％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可另外包括重量占0.30％至1.00％之间的锰。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.040％之间的磷。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.100％之间的硫。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.15％至0.65％之间的硅。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的钒。另外，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0％至0.15％之间的铌。最后，沉淀硬化马氏体不锈钢可包括重量占0.01％至0.09％之间的铝。
以上描述仅仅是具有代表性的，并因而可在不脱离本公开的范围的情况下对本文所描述的实施方式进行修改。因而，这些修改落在本公开的范围内，并且旨在落入所附权利要求中。

Claims (26)

1.一种沉淀硬化马氏体不锈钢，包括：
重量占大于0.10％至0.18％之间的碳；
重量占10.50％至14.00％之间的铬；
重量占0.65％至1.15％之间的镍；
重量占0.85％至1.30％之间的铜；
铁；以及
包括铜的第一沉淀物。
2.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢，还包括重量占0.40％至0.60％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。
3.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢，还包括重量占0.30％至1.00％之间的锰。
4.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢，还包括重量占0％至0.040％之间的磷。
5.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢，还包括重量占0％至0.100％之间的硫。
6.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢，还包括重量占0.15％至0.65％之间的硅。
7.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢，还包括重量占0％至0.15％之间的钒。
8.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢，还包括重量占0％至0.15％之间的铌。
9.根据权利要求1所述的沉淀硬化马氏体不锈钢，还包括重量占0.01％至0.09％之间的铝。
10.一种端块，包括：
在前侧、后侧、左侧、右侧、顶侧和底侧之间延伸的主体，第一孔在入口端口与出口端口之间延伸穿过所述主体，缸孔在缸端口与所述第一孔之间延伸，以及所述主体包括沉淀硬化马氏体不锈钢，所述沉淀硬化马氏体不锈钢包括重量占大于0.10％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、铁以及第一沉淀物，所述第一沉淀物包括铜。
11.根据权利要求10所述的端块，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0.40％至0.60％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。
12.根据权利要求10所述的端块，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0.30％至1.00％之间的锰。
13.根据权利要求10所述的端块，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0％至0.040％之间的磷。
14.根据权利要求10所述的端块，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0％至0.100％之间的硫。
15.根据权利要求10所述的端块，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括0.15％至0.65％之间的硅。
16.根据权利要求10所述的端块，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0％至0.15％之间的钒。
17.根据权利要求10所述的端块，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0％至0.15％之间的铌。
18.根据权利要求10所述的端块，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0.01％至0.09％之间的铝。
19.一种往复式泵，包括：
曲轴；
曲柄臂，与所述曲轴旋转接合；
连杆，可操作地连接至所述曲柄臂；
柱塞，可操作地连接至所述连杆；
缸，配置成可操作地接合所述柱塞；以及
端块，所述端块包括在前侧、后侧、左侧、右侧、顶侧和底侧之间延伸的主体，所述主体包括第一孔和缸孔，所述第一孔在入口端口与出口端口之间延伸穿过所述主体，所述缸孔在缸端口与所述第一孔之间延伸，以及所述主体包括沉淀硬化马氏体不锈钢，所述沉淀硬化马氏体不锈钢包括重量占大于0.10％至0.18％之间的碳、重量占10.50％至14.00％之间的铬、重量占0.65％至1.15％之间的镍、重量占0.85％至1.30％之间的铜、铁以及第一沉淀物，所述第一沉淀物包括铜。
20.根据权利要求19所述的往复式泵，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0.40％至0.60％之间的钼以及包括钼的第二沉淀物。
21.根据权利要求19所述的往复式泵，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0.30％至1.00％之间的锰。
22.根据权利要求19所述的往复式泵，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0％至0.040％之间的磷。
23.根据权利要求19所述的往复式泵，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0％至0.100％之间的硫。
24.根据权利要求19所述的往复式泵，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0％至0.15％之间的钒。
25.根据权利要求19所述的往复式泵，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括0％至0.15％之间的铌。
26.根据权利要求19所述的往复式泵，所述沉淀硬化马氏体不锈钢还包括重量占0.01％至0.09％的铝和0.15％至0.65％之间的硅。
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