CN108998745A - 高韧性马氏体不锈钢及由其制造的往复泵 - Google Patents

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路易斯-菲利普·勒皮埃尔
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Abstract

公开了往复泵。往复泵可以包括动力端以及可操作地连接至所述动力端的液力端。所述液力端可以包括柱塞、配置为可操作地接合所述柱塞的气缸、以及端块。所述液力端的柱塞、气缸和端块可以各自由高韧性马氏体不锈钢组合物制造，所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.01重量％至0.20重量％的钒、以及铁。

Description

高韧性马氏体不锈钢及由其制造的往复泵
技术领域
本公开大体上涉及高韧性马氏体不锈钢组合物，并且更具体地涉及由所述高韧性马氏体不锈钢组合物制造的往复泵的液力端。
背景技术
往复泵可以配置为将处理材料推进至气井钻孔或油井钻孔中，所述处理材料例如但不限于，混凝土、酸化材料、水力压裂材料或支撑剂材料。所述往复泵可以包括动力端和液力端，其中所述动力端包括马达以及与所述马达旋转接合的曲柄轴。此外，动力端可以包括与曲柄轴旋转接合的曲柄臂。
液力端可以包括一端可操作地连接至曲柄臂并且另一端可操作地连接至柱塞的连接杆，配置为可操作地接合柱塞的气缸，以及配置为接合气缸的端块(end block)。所述端块可以具有入口端口、出口端口、以及在入口端口与出口端口之间延伸的第一孔。此外，所述端块可以包括气缸端口以及在气缸端口与第一孔之间延伸的气缸孔。
在运行时，马达可以使曲柄轴旋转，所述曲柄轴进而经由相互连接的曲柄臂和连接杆使气缸内的柱塞往复运动。随着柱塞往复运动，处理材料可以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块，进入气井钻孔或油井钻孔内。
随着对烃类的需求增大，水力压裂公司已经进入钻探更加复杂的矿田，例如海恩斯维尔页岩(Haynesville Shale)。在可以以9000磅/平方英寸(PSI)使旧地层断裂的情况下，海恩斯维尔页岩通常需要超过13000PSI的泵送压力。此外，在旧地层可以使用磨损性较小的支撑剂材料的情况下，而海恩斯维尔页岩通常需要高磨损性的支撑剂，例如铝矾土。较高的泵送压力和较大磨损性的支撑剂材料的使用导致液力端寿命的缩短，并且由此导致了更高的与更换端块和泵有关的成本。
因此本公开涉及克服上文阐述的一个或多个问题和/或与已知的往复泵液力端有关的其他问题。
发明内容
根据本公开的一个方面，公开了往复泵。所述往复泵可以包括动力端，所述动力端具有马达、与所述马达旋转接合的曲柄轴、以及与所述曲柄轴旋转接合的曲柄臂。所述往复泵还可以包括可操作地连接至所述动力端的液力端。所述液力端可以包括柱塞、配置为可操作地接合所述柱塞的气缸、以及端块。所述液力端的柱塞、气缸和端块各自可以由高韧性马氏体不锈钢组合物制造，所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.01重量％至0.20重量％的钒、以及铁。
根据本公开的另一方面，公开了往复泵的端块。所述端块可以包括主体、在入口端口与出口端口之间延伸通过所述主体的第一孔、以及在气缸端口与所述第一孔之间延伸通过所述主体的气缸孔。所述端块的主体可以由高韧性马氏体不锈钢组合物制造，所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含0.00重量％至0.06重量％的碳、11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.01重量％至0.20重量％的钒、以及铁。
在本公开的另一方面，公开了高韧性马氏体不锈钢组合物。所述高韧性马氏体不锈钢组合物可以包含0.00重量％至0.06重量％的碳、0.00重量％至1.50重量％的锰、0.000重量％至0.040重量％的磷、0.000重量％至0.030重量％的硫、0.00重量％至0.70重量％的硅、11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.01重量％至0.20重量％的钒、0.00重量％至0.20重量％的铌、0.00重量％至0.060重量％的铝、以及铁。高韧性马氏体不锈钢组合物中的铌与碳的比例可以为6或更小。
当结合附图进行阅读时，本公开的这些和其他方面以及特征将更容易理解。
附图说明
图1为根据本公开构建的示例性往复泵的侧视图。
图2为根据本公开构建的图1的示例性往复泵的侧面剖视图。
图3为根据本公开构建的图1的示例性往复泵可以使用的端块的透视图。
图4为可以与根据本公开构建的图1的示例性往复泵一起使用的图3的端块的一个实施方案沿线4-4的剖视图。
图5为可以与根据本公开构建的图1的示例性往复泵一起使用的图3的端块的替代实施方案沿线4-4的剖视图。
图6为数据图，其示出不同的回火温度对根据本公开制备的高韧性马氏体不锈钢组合物的屈服强度(Yield)和极限拉伸强度(UTS)的作用。
图7为数据图，其示出不同的回火温度对图6的高韧性马氏体不锈钢组合物的韧性的作用。
具体实施方式
现在将参考本文公开的附图和表格描述本公开的各个方面，除非另外指定，其中相同的参考编号指相同的元件。参考图1，描绘了根据本公开制造的示例性往复泵10的侧视图。如其中表现的，往复泵10可以包括动力端12和液力端14。动力端12可以配置为对液力端14提供做功，从而允许液力端14将处理材料推进至气井钻孔或油井钻孔内，所述处理材料例如但不限于，混凝土、酸化材料、水力压裂材料或支撑剂材料。
现在参考图2，描绘了根据本公开制造的示例性往复泵10的侧面剖视图。如其中可见，动力端12可以包括配置为对液力端14提供做功的马达16。此外，动力端12可以包括围绕曲柄轴20和曲柄臂22的曲轴箱壳体18。曲柄轴20可以与马达16旋转接合，并且曲柄臂22可以与曲柄轴20旋转接合。
液力端14可以包括至少部分围绕连接杆26、气缸28和柱塞30的液力壳体24。连接杆26可以包括第一端31和与所述第一端31相对的第二端33。连接杆26可以在第一端31可操作地连接至曲柄臂22，并且在第二端33可操作地连接至柱塞30。气缸28可以配置为可操作地接合柱塞30。虽然本公开和附图讨论了气缸28和柱塞30的布置，但可以预期的是，本公开的教导也可以涵盖气缸28和活塞的布置。因此，应理解，柱塞30可以由活塞替代，而不偏离本公开的范围。
液力端14也可以包括端块32。现在转而参考图3，描绘了可以与图1的示例性往复泵10一起使用的端块32的透视图。如其中描绘的，端块32可以包括在前侧36、背侧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描绘的端块32是单块三重设计，但可以预期的是，本公开的教导同样适用于其他的单块设计，例如五重的、Y形块、甚至具有模块化设计的端块32。
转而参考图4，例示了端块32的一个实施方案的剖视图。如其中所示，主体34还可以包括入口端口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。此外，如图4所示，主体34可以另外包括气缸端口54、检查端口56、以及气缸孔58。在一个实施方案中，气缸孔58可以在气缸端口54与第一孔52之间延伸。在另一个实施方案中，气缸孔58可以在气缸端口54与检查端口56之间延伸。
参考图5，例示了端块32的替代实施方案的剖视图。如其中所示，主体34可以包括入口端口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。此外，如图5所示，主体34可以另外包括气缸端口54和气缸孔58。气缸孔58可以在气缸端口54与第一孔52之间延伸。此外，如图中所例示的，气缸孔58与第一孔52之间的角度可以不同于90度，从而得到具有Y形块式配置的端块32。
在运行时，马达16可以使曲柄轴20旋转，这可以转而经由曲柄臂22和连接杆26使气缸28内的柱塞30往复运动。随着柱塞30从气缸孔58向气缸28往复运动，处理材料可以通过入口端口48移动至第一孔52内。随着柱塞30从气缸28向气缸孔58往复运动，处理材料可以在压力下通过出口端口50移出第一孔52并移至气井钻孔或油井钻孔。
如上文描述的，对烃类能量的需求已增大。因此，水力压裂公司已经开始探索需要增大的压力以及使用较大磨损性的支撑剂材料来释放捕获的烃类的页岩矿田。较高的泵送压力和较大磨损性的支撑剂材料(例如铝矾土)的使用缩短了液力端14的使用寿命。更具体地，较高的泵送压力和较大磨损性的支撑剂材料的使用缩短了气缸28、柱塞30和端块32的使用寿命。因此，本公开旨在延长这些部件的使用寿命。
端块和往复泵的失效模式可能尚未完全理解。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趋于产生裂缝并且然后扩展裂缝。更具体地，本公开涉及用于制造抵抗裂缝扩展的往复泵10的液力端14的新型且非显而易见的高韧性马氏体不锈钢组合物。即，往复泵10的液力端14的组件中的一个或多个，包括气缸28、柱塞30、以及端块32，可以部分或全部由本文公开的高韧性马氏体不锈钢组合物制造。有利地，本公开的高韧性马氏体不锈钢组合物是耐腐蚀的并且是特别坚韧的，使得它们非常适合在高压下且在磨损性支撑剂材料存在时运行的泵液力端。与制造往复泵液力端常规使用的材料相比，本文公开的高韧性马氏体不锈钢组合物可以延长往复泵的可用寿命，并且减小或消除液力端14对开裂的敏感性。
在第一实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物可以包含11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.00重量％至0.20重量％的钒、以及铁。例如，在该实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物可以包含0.01重量％至0.20重量％的钒。另外，在该实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.06重量％的碳、0.00重量％至1.50重量％的锰、0.000重量％至0.040重量％的磷、0.000重量％至0.030重量％的硫、0.00重量％至0.70重量％的硅、以及0.000重量％至0.060重量％的铝。此外，在该实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.2重量％的铌。为增强韧性，高韧性马氏体不锈钢组合物中铌与碳的比例可以为6或更小。
在第一实施方案中，钒含量在0.01重量％至0.20重量％范围的下端的情况下，高韧性马氏体不锈钢的最大屈服强度可以低于124.0千磅/平方英寸(KSI)，在零下20°F检测时最小平均夏比(Charpy)“V”形缺口冲击韧性为90英尺-磅，以便得到强度与延展性的最佳平衡。此外，在该第一实施方案中，不锈钢可以具有低于130KSI的最大极限拉伸强度，以便得到强度与延展性的最佳平衡。
在另外的实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物可以包含12.00重量％至14.00重量％的铬、3.50重量％至5.50重量％的镍、0.50重量％至1.00重量％的钼、0.00重量％至0.15重量％的钒、以及铁。例如，在该实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物可以包含0.01重量％至0.15重量％的钒。此外，在该另外的实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.06重量％的碳、0.50重量％至1.00重量％的锰、0.000重量％至0.030重量％的磷、0.000重量％至0.030重量％的硫、0.00重量％至0.60重量％的硅、以及0.00重量％至0.060重量％的铝。此外，在该另外的实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.15重量％的铌。在该另外的实施方案中，高韧性马氏体不锈钢组合物中铌与碳的比例可以为4或更小，以提供增强的韧性。
在该另外的实施方案中，钒含量在0.01重量％至0.15重量％范围的下端的情况下，高韧性马氏体不锈钢的最大屈服强度可以低于124.0千磅/平方英寸(KSI)，在零下20°F检测时最小平均夏比“V”形缺口冲击韧性为90英尺-磅，以便得到强度与延展性的最佳平衡。此外，在该第一实施方案中，不锈钢可以具有低于130KSI的最大极限拉伸强度，以便得到强度与延展性的最佳平衡。
上述配方中的碳可以决定淬火硬度，增强高韧性马氏体不锈钢的淬透性，并且用作强效的奥氏体(austenite)稳定剂。另外，碳可以与铬和钼结合以形成大量的金属碳化物相。金属碳化物颗粒增强了耐磨性，并且MC型金属碳化物通过颗粒填充提供了晶粒细化。然而，不期望将碳水平提高至超过0.06重量％。首先，碳化铬的沉淀消耗有益的铬的基质，这降低了合金的抗氧化性和耐腐蚀性。其次，较高的碳水平可以使奥氏体相过度稳定。不完全的变形可以归因于过度稳定的奥氏体，其可以使马氏体开始温度和马氏体完成温度降低至低于室温，对器具的强度具有有害作用。
上述配方中的铬当结合碳以形成金属碳化物时可以适中地增强淬透性，轻度地给予固溶强化，并且极大地改善耐磨性。当以高于11.5重量％的浓度存在时，铬提供了高耐氧化性和耐腐蚀性。实际上，可以添加多至17.0重量％而不降低高韧性马氏体不锈钢的热加工性。
上述配方中的镍可以赋予较小的固溶强化，增强淬透性，并且增强韧性和延展性。此外，镍可以改善酸性环境中的耐腐蚀性，并且可以是强的奥氏体稳定剂。镍可以增强韧性，这对于阻止裂缝扩展将是有益的。
上述配方中的钼可以改善淬透性，增强耐腐蚀性，减小回火脆化的倾向，并且当在1000°F至1200°F加热时通过细金属碳化物(M2C)的沉淀得到沉淀的强化的高韧性马氏体不锈钢。富含钼的金属碳化物提供了增强的耐磨性，改善了热硬度，并且使低于A1温度的抵抗粗化。此外，多至1.50重量％的钼量使这些益处实现，而不降低热加工性。
上述配方中的锰可以提供轻度的固溶强化，并且增强高韧性马氏体不锈钢的淬透性。如果以足够的量存在，锰可以与硫结合成为减小游离硫对材料延展性的有害作用的非金属化合物。锰也是奥氏体稳定剂，并且高于1.50重量％的水平可以引起类似于上文针对高碳水平所描述的过度稳定问题。
上述配方中的磷可以被认为是杂质。如此，由于磷通过分离晶界而降低延展性和韧性的倾向，可以容忍磷达到0.040重量％的水平。处于晶界的磷可以对于晶界凝聚(grainboundary cohesion)具有不利的作用。
上述配方中的硫可以被认为是杂质，因为其可以改善切削性，但代价是降低延展性和韧性。由于对延展性和韧性的负面影响，容忍硫水平达到0.030重量％的最大值。
上文限定的配方中的硅可以用于炼钢过程中的脱氧。另外，硅可以增强抗氧化性，由于固溶强化而赋予轻度的强度增强，并且增强高韧性马氏体不锈钢的淬透性。硅轻度地稳定了铁氧体，并且对于材料的脱氧和相稳定，0.00重量％至0.70重量％的硅水平是期望的。
上述配方中的钒可以有力地增强淬透性，可以在与碳结合形成金属碳化物时改善耐磨性，并且可以通过用细的碳化物、氮化物或碳氮化物颗粒的沉淀来钉扎晶界从而帮助促成细的晶粒。铌也可以与钒结合使用以增强晶粒细化。虽然多至0.20重量％的钒含量可以有助于晶粒细化和淬透性，但高于0.20重量％的钒水平可以通过形成大的碳化物不利地降低韧性。马氏体钢可以包含0.00重量％至0.20重量％的钒。例如，马氏体钢可以包含0.01重量％至0.20重量％的钒，
上述配方中的铌可以通过从固溶体去除碳而对淬透性具有负面作用，但可以通过沉淀细的碳化物、氮化物或碳氮化物颗粒来产生强化，并且可以通过沉淀细的碳化物、氮化物或碳氮化物颗粒来钉扎晶界从而帮助促成细的晶粒。这些精细分散的颗粒可能在热加工或热处理的温度下不容易溶解于钢中，因此它们可以用作形成新晶粒的核，由此增强晶粒细化。碳与铌的非常强的亲和力也可以有助于通过防止形成其他的晶界碳化物来增强对于颗粒间腐蚀的抗性。为了减轻铌对淬透性的负面作用，可以添加钒。马氏体钢可以包含0％至0.20％的铌。
对硬化不锈钢的不同沉淀的研究确定了低韧性和高韧性状态，其区别在于铌与碳的比例。参见，Misra等人,“An Anaylysis of Grain Boundary Cohesion inPrecipitation Hardened Stainless Steel”,Scripta Metallugica et Materialia,第28卷,1531-1536页,1993。低韧性状态的特征为高的晶界磷浓度以及在晶粒内部形成碳化铌。低韧性状态的铌与碳的比例大于6但小于约20。高韧性状态的特征为较少的晶界磷，其原因在于通过晶界上的位点竞争由碳取代磷。在晶界上碳的分离增强了晶界凝聚并且减弱了磷对韧性的有害作用。高韧性状态中铌与碳的比例小于6。铌添加物当以小于6倍的碳含量且优选小于4倍碳含量的量添加时，可以通过改善晶界凝聚来增强韧性。
上述配方中的铝在炼钢过程中使用时可以是有效的脱氧剂，并且可以在结合氮形成细的氮化铝时提供晶粒细化。铝通过与镍结合形成铝化镍颗粒可以有助于强化。铝水平必须保持在低于0.060重量％，以确保铸锭浇注过程中优先流动。
实施例1
使用本文公开的高韧性马氏体不锈钢制造气缸28、柱塞30和端块32的方法包括以下步骤：熔化、成形、热处理、以及受控材料去除以得到最终期望的形状。这些步骤中的每一步骤将在下文更详细地讨论。
本文公开的高韧性马氏体不锈钢的熔化方法与目前的炼钢实践无区别。可行的熔化方法的实例包括但不限于，使用电弧炉、感应熔化、以及真空感应熔化。在这些方法中每一种方法中，产生液态钢并且添加合金以制造期望的组合物。可以使用后续的精炼方法。根据使用的方法，为熔化方法产生的保护性炉渣层可以具有高含量的氧化合金。在熔化方法的过程中可以添加还原剂以使得合金元素从炉渣回收至钢浴液中。相反地，通过使用氩-氧脱碳(AOD)容器或真空-氧脱碳(VOD)容器，金属和炉渣也可以在容器中加工以降低碳含量，以及优选地将合金从炉渣回收至浴液中。含有期望化学物质的液态钢可以连续灌注成条或者铸成锭。
然后，可以使用典型的金属成形方法来成形固化的条或锭，所述典型的金属成形方法例如但不限于，通过轧制或锻造来热加工成期望的形状。为了帮助成形，可以将条或锭加热至2100°F至2200°F的温度，以使得材料的塑性足以变形。优选地，只要温度不下降至低于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。
在成形之后，可以进行热处理以便实现期望的机械性质。成形的材料可以在炉中加热处理，所述炉例如但不限于，直接燃烧炉、间接燃烧炉、气氛炉和真空炉。成形材料实现期望的机械性质所需要的步骤是暴露于高温以使得材料转化为奥氏体，然后在空气或淬火介质中将材料冷却以形成主要马氏体基质，然后进行使马氏体回火的较低温度的热循环。根据选择的温度，也可以存在通过向合金添加钼产生的第二硬化作用。高温过程在1800°F至1900°F发生。较低温度循环为450°F至750°F或980°F至1300°F。避免了750°F至980°F的范围，因为在该范围加工时韧性和耐腐蚀性降低。典型的加工使用了980°F至1300°F的温度范围。在该范围的下端加工的成形材料将具有更高的强度，而在该范围的上端加工的材料将具有更好的延展性、韧性和耐腐蚀性。在较低温度循环之后，材料将包括经回火的马氏体结构，并且其次可以包括钼沉淀物。
然后，硬化的成形材料可以经受受控材料去除方法，以按照需要得到最终期望的形状轮廓。用于由硬化的材料制造气缸28、柱塞30和端块32的常见方法的实例包括但不限于，铣削、车削、磨削和切削。
本文公开的高韧性马氏体不锈钢的实例组成在以下表1-2中列出。
表1：宽范围
元素 重量％,最小值 重量％,最大值
碳 0.00 0.06
锰 0.00 1.50
磷 0.00 0.040
硫 0.00 0.030
硅 0.00 0.70
铬 11.50 17.00
镍 3.50 6.00
钼 0.30 1.50
钒 0.00 0.20
铝 0.000 0.060
铌 0.00 0.20
铌/碳比例 6
铁 余量 余量
表2：窄范围
元素 重量％,最小值 重量％,最大值
碳 0.00 0.06
锰 0.50 1.00
磷 0.00 0.030
硫 0.00 0.030
硅 0.00 0.60
铬 12.00 14.00
镍 3.50 5.50
钼 0.50 1.00
钒 0.00 0.15
铝 0.000 0.060
铌 0.00 0.15
铌/碳比例 4
铁 余量 余量
根据上述宽范围对高韧性马氏体钢进行试验加热。在电弧炉产生热量，在该电弧炉中产生液态钢，并且添加合金以制得期望的组成。通过使用氩-氧脱碳(AOD)容器，将金属和炉渣在容器中加工以降低碳含量，以及优选地将炉渣中的合金回收至浴液中。将具有期望的化学物质的液态钢铸成锭。通过锻造将锭热加工形成期望的形状。锻造之后，将材料通过暴露于高温进行热处理，以使得材料转化为奥氏体，然后将材料冷却以形成主要马氏体基质，然后进行使马氏体回火的较低温度的热循环。为了检查回火温度的下端界限，将样品在950°F、980°F和1025°F回火。
试验加热的化学组成在以下表3中示出。
表3：试验加热的组成
元素 重量％
碳 0.02
锰 0.79
磷 0.015
硫 0.001
硅 0.37
铬 13.05
镍 3.76
钼 0.62
钒 0.03
铝 0.015
铌 0.01
铌/碳 0.5
不同回火温度的结果显示出回火温度对于合金的峰值屈服强度的显著作用。结果示于图6。在约980°F的回火温度出现约128ksi的峰值屈服强度。回火至实现最高强度水平对于韧性具有负面作用，所述韧性在零下20°F使用夏比“V”形缺口冲击测试来测量(参见图7)。高于980°F的回火温度使该组合物的期望韧性大量增强。考虑到抵抗裂缝扩展的韧性的需求，推荐高于1000°F的回火温度，相应地将屈服强度降低至最大124ksi。
将钒添加至上述试验加热中可以有力地增强淬透性，这可以具有将器具的表面至中心的强度降低最小化的作用，并且添加铌可以通过细的碳化物、氮化物或碳氮化物颗粒的沉淀来产生强化。通过这种方式，可以增强器具的强度而不存在对韧性显著不利的影响。
工业适用性
本公开的教导在多种应用中可以具有适用性，所述应用包括但不限于，设计为递送高压下的材料和/或高磨损性材料的泵。例如，此类泵可以包括但不限于，泥浆泵、混凝土泵、井辅助泵等。虽然适用于任何设计为递送高压下的材料和/或高磨损性材料的泵，但本公开可以特别适用于将水力压裂材料或支撑剂材料递送至气井钻孔或油井钻孔内所使用的往复泵10。更具体地，本公开由于增加了将水力压裂材料或支撑剂材料递送至气井钻孔或油井钻孔内所使用的往复泵10的液力端14的气缸28、柱塞30或端块32的使用寿命而具有实用性。
例如，往复泵10的气缸28可以部分或全部由本文公开的高韧性马氏体不锈钢组合物制造，以便增加往复泵10的使用寿命。高韧性马氏体不锈钢组合物可以含有11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.00重量％至0.20重量％的钒(例如，0.01重量％至0.20重量％的钒)、以及铁。另外，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.06重量％的碳、0.00重量％至1.50重量％的锰、0.000重量％至0.040重量％的磷、0.000重量％至0.030重量％的硫、0.00重量％至0.70重量％的硅、以及0.000重量％至0.060重量％的铝。此外，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.20重量％的铌。
另外，往复泵10的柱塞30可以部分或全部由本文公开的高韧性马氏体不锈钢组合物制造，以便增加往复泵10的使用寿命。高韧性马氏体不锈钢组合物可以包含11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.00重量％至0.20重量％的钒(0.01重量％至0.20重量％的钒)、以及铁。另外，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.06重量％的碳、0.00重量％至1.50重量％的锰、0.000重量％至0.040重量％的磷、0.000重量％至0.030重量％的硫、0.00重量％至0.70重量％的硅、以及0.000重量％至0.060重量％的铝。此外，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.20重量％的铌。
此外，往复泵10的端块32可以部分或全部由本文公开的高韧性马氏体不锈钢组合物制造，以便增加往复泵10的使用寿命。高韧性马氏体不锈钢组合物可以包含11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.00重量％至0.20重量％的钒(例如，0.01重量％至0.20重量％的钒)、以及铁。另外，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以包含0.00重量％至0.06重量％的碳、0.00重量％至1.50重量％的锰、0.000重量％至0.040重量％的磷、0.000重量％至0.030重量％的硫、0.00重量％至0.70重量％的硅、以及0.000重量％至0.060重量％的铝。此外，高韧性马氏体不锈钢组合物还可以含有0.00重量％至0.20重量％的铌。
以上描述仅意指是代表性的，并且因此可以在不偏离本公开的范围的情况下对本文描述的实施方案进行修改。因此，这些修改落入本公开的范围内，并且旨在落入所附权利要求中。

Claims (17)

1.往复泵，包括：
动力端，其具有马达、与所述马达旋转接合的曲柄轴、以及与所述曲柄轴旋转接合的曲柄臂；以及
液力端，其可操作地连接至所述动力端，并且包括柱塞、配置为可操作地接合所述柱塞的气缸、以及端块，所述柱塞、所述气缸以及所述端块各自由高韧性马氏体不锈钢组合物制造，所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.01重量％至0.20重量％的钒、以及铁。
2.如权利要求1所述的往复泵，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物还包含0.00重量％至0.20重量％的铌。
3.如权利要求2所述的往复泵，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物还包含0.00重量％至0.06重量％的碳。
4.如权利要求3所述的往复泵，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物中铌与碳的比例为6或更小。
5.如权利要求4所述的往复泵，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物还包含：
0.00重量％至1.50重量％的锰；
0.00重量％至0.040重量％的磷；
0.00重量％至0.030重量％的硫；
0.00重量％至0.70重量％的硅；以及
0.000重量％至0.060重量％的铝。
6.如权利要求5所述的往复泵，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含12.00重量％至14.00重量％的铬、3.50重量％至5.50重量％的镍、0.50重量％至1.00重量％的钼、以及0.01重量％至0.15重量％的钒。
7.如权利要求6所述的往复泵，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含0.00重量％至0.15重量％的铌。
8.如权利要求7所述的往复泵，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物中铌与碳的比例为4或更小。
9.如权利要求8所述的往复泵，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含：
0.50重量％至1.00重量％的锰；
0.00重量％至0.030重量％的磷；
0.00重量％至0.60重量％的硅；以及
0.000重量％至0.060重量％的铝。
10.往复泵的端块，包括：
主体；
第一孔，其在入口端口与出口端口之间延伸通过所述主体；
气缸孔，其在气缸端口与所述第一孔之间延伸通过所述主体，所述端块的所述主体由高韧性马氏体不锈钢组合物制造，所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含0.00重量％至0.06重量％的碳、11.50重量％至17.00重量％的铬、3.50重量％至6.00重量％的镍、0.30重量％至1.50重量％的钼、0.01重量％至0.20重量％的钒、以及铁。
11.如权利要求10所述的端块，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物还包含：
0.00重量％至1.50重量％的锰；
0.00重量％至0.040重量％的磷；
0.00重量％至0.030重量％的硫；
0.00重量％至0.70重量％的硅；以及
0.000重量％至0.060重量％的铝。
12.如权利要求11所述的端块，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物还包含多至0.20重量％的铌。
13.如权利要求12所述的端块，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含12.00重量％至14.00重量％的铬、3.50重量％至5.50重量％的镍、0.50重量％至1.00重量％的钼、以及0.01重量％至0.15重量％的钒。
14.如权利要求13所述的端块，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含：
0.50重量％至1.00重量％的锰；
0.00重量％至0.030重量％的磷；
0.00重量％至0.60重量％的硅；以及
0.000重量％至0.060重量％的铝。
15.如权利要求14所述的端块，其中所述高韧性马氏体不锈钢包含多至0.15重量％的铌。
16.高韧性马氏体不锈钢组合物，包含：
0.00重量％至0.06重量％的碳；
0.00重量％至1.50重量％的锰；
0.00重量％至0.040重量％的磷；
0.00重量％至0.030重量％的硫；
0.00重量％至0.70重量％的硅；
11.50重量％至17.00重量％的铬；
3.50重量％至6.00重量％的镍；
0.30重量％至1.50重量％的钼；
0.01重量％至0.20重量％的钒；
0.000重量％至0.060重量％的铝；
0.00重量％至0.20重量％的铌，铌与碳的比例为6或更小；以及
铁。
17.如权利要求16所述的高韧性马氏体不锈钢组合物，其中所述高韧性马氏体不锈钢组合物包含：
0.50重量％至1.00重量％的锰；
0.00重量％至0.030重量％的磷；
0.00重量％至0.60重量％的硅；
12.00重量％至14.00重量％的铬；
3.50重量％至5.50重量％的镍；
0.50重量％至1.00重量％的钼；
0.01重量％至0.15重量％的钒；以及
0.00重量％至0.15重量％的铌，铌与碳的比例为4或更小。
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