KR20180052760A - 머드 모터 축 용도를 위한, 높은 강도, 높은 충격 인성 및 우수한 피로 수명을 갖는 강합금 - Google Patents

머드 모터 축 용도를 위한, 높은 강도, 높은 충격 인성 및 우수한 피로 수명을 갖는 강합금 Download PDF

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Abstract

강도, 인성 및 피로 수명의 독특한 조합을 제공하는 강합금이 개시된다. 상기 강합금은 중량%로 하기 조성을 갖는다. C 약 0.15 내지 약 0.30, Mn 약 1.7 내지 약 2.3, Si 약 0.7 내지 약 1.1, Cr 약 1.85 내지 약 2.35, Ni 약 0.5 내지 약 0.9, Mo+1/2W 약 0.1 내지 약 0.3, Cu 약 0.3 내지 약 0.7, V+5/9×Nb 약 0.2 내지 약 0.5. 합금의 나머지는 철, 보통의 불순물, 및 잔류량의, 합금의 탈산소화 및/또는 탈황을 위한 용융 동안 첨가되는 다른 원소이다. 상기 합금으로부터 제조된 경화 및 템퍼링 강철 물품도 개시된다.

Description

머드 모터 축 용도를 위한, 높은 강도, 높은 충격 인성 및 우수한 피로 수명을 갖는 강합금
본 발명은 일반적으로 강도, 인성 및 피로 수명의 독특한 조합을 제공하는 강합금에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 강철로부터 제조된 유용한 물품 뿐 아니라, 상기 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
유정의 방향 시추는 종종 머드 모터의 이용을 필요로 한다. 머드 모터(또는 시추 모터)는 시추 동안 비트에 추가의 동력을 제공하기 위해 드릴 스트링에 배치되는 추진 공동형 양변위 펌프(PCPD)이다. PCPD 펌프는 머드 모터 축 및 등속 조인트에 의해 드릴 비트에 동심 동력으로서 전달되는 모터의 동력 섹션에서의 편심 운동을 생성하기 위해 시추 유체(보통 시추 머드 또는 그냥 머드로 지칭됨)를 이용한다. 드릴 비트는 시추 동작 동안 변하는 경도 및 강도의 퇴적물과 만나기 때문에, 축을 통한 동심 동력으로서의 편심 운동의 전달은 높은 충격 인성 뿐 아니라 양호한 회전 굽힘 피로 수명을 갖는 강력한 축 재료를 필요로 한다. 현재 선택되는 재료는 실온에서 약 150 ksi(1,034 MPa)의 항복 강도(Y.S.) 및 약 40 ft-lbs(54.2 J)의 샤피 V 노치 충격 에너지(CVN IE)를 제공하는 것으로 알려진 4330V 합금이다.
최근까지는 4330V 축 재료가 허용 가능했다. 이제는 쉐일과 같은 상이한 퇴적물로 더 깊이 유정을 시추해야 해서, 4330V 합금이 제공하는 것보다 양호한 인성을 갖는 더 강력한 축 재료에 대한 필요가 생겼다.
상기 기재된 필요는 본 발명에 따른 합금에 의해 광범위하게 실현된다. 본 발명의 일양태에 따르면, 하기의 넓은 그리고 바람직한 범위의 조성(중량%)을 갖는 고강도, 높은 충격 인성 강합금이 제공된다.
Figure pct00001
나머지에는, 동일한 사용에 대해 생성되는 상업적 등급의 강합금에서 발견되는 보통의 불순물, 및 용융 동안 탈산소화 및/또는 탈황 첨가로부터 남은 소량의 다른 원소가 포함된다.
상기 표는 편리한 요약으로서 제공되며, 서로 조합하여 사용하기 위한 개별 원소의 범위의 하한 및 상한을 제한하거나, 또는 서로 조합하여 단독으로 사용하기 위한 원소의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 범위 중 1 이상을 나머지 원소에 대한 나머지 범위 중 1 이상과 함께 사용할 수 있다. 또한, 넓은 또는 바람직한 범위의 조성의 원소에 대한 최소치 또는 최대치를, 다른 바람직한 바람직한 또는 중간 범위의 조성의 동일 원소에 대한 최소치 또는 최대치와 함께 사용할 수 있다. 여기에서 그리고 본 명세서 전체에서, 용어 "퍼센트" 또는 기호 "%"는 달리 특정하지 않는 한, 중량% 또는 질량%를 의미한다.
본 발명에 따른 합금은 적어도 약 25 ft-lbs의 실온 CVN IE와 함께, 적어도 약 180 ksi의 실온 Y.S.를 제공한다. 합금은 또한 약 60 ft-lbs(81.3 J)까지의 실온 CVN IE를 제공할 수 있으며, 이는 4330V 합금에 비해 Y.S.에서 20% 그리고 CVN IE에서 50%의 증가를 나타낸다. 본 발명의 합금은 또한 천만 사이클에서 90 ksi의 회전 굽힘 피로 런아웃 응력에 의해 표시되는 바의 매우 양호한 피로 수명을 제공한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, Y.S., CVN IE 및 피로 수명의 신규한 조합을 갖는 경화 및 템퍼링 강합금 물품이 제공된다. 바람직한 실시형태에서, 상기 물품은 머드 모터용 전달 구동 유닛을 포함한다. 전달 구동 유닛은 축 및 등속 조인트를 포함한다. 상기 물품은 상기 기재된 넓은, 중간 또는 바람직한 범위의 조성(중량%) 중 어느 하나를 갖는 합금으로 형성된다. 본 발명의 이 양태에 따른 물품은 경화된 후 약 400℉ 내지 600℉의 온도에서 템퍼링되는 것을 더 특징으로 한다. 대안적으로, 적어도 180 ksi의 항복 강도를 필요로 하지 않는 용도에 대한 Y.S. 및 CVN IE의 다른 조합을 제공하기 위해 상기 제품을 오스템퍼링할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 양변위 시추 머드 모터용 전달 구동 유닛의 제공 방법이 제공된다.
하기 상세한 설명은 도면과 연결하여 읽으면 더욱 잘 이해될 것이며, 여기서
도 1은 지하 시추 스트링에 사용되는 드릴 비트 및 머드 모터의 개략도이고[문헌(Graber, K.K., Pollard, E., Jonasson, B., and Schulte, E.(Eds.), 2002. Overview of Ocean Drilling Program Engineering Tools and Hardware. ODP Tech. Note 31. doi:10.2973/odp.tn.31.2002)으로부터 옴];
도 2는 표 IV에 제시된 데이터에 대한 시험 온도의 함수로서의 샤피 V 노치 충격 에너지의 그래프이며;
도 3은 표 V에 제시된 R. R. Moore 회전 굽힘 피로 데이터에 대한 파열까지의 사이클 수의 함수로서의 인가된 응력의 S-N 그래프이다.
본 발명에 따른 합금은 적어도 약 0.15%, 더 양호하게는 적어도 0.18%, 바람직하게는 적어도 약 0.21%의 탄소를 함유한다. 탄소는 합금에 의해 제공되는 강도 및 경도 능력에 기여한다. 탄소는 또한 이 합금의 템퍼 내성에 유리하다. 너무 많은 탄소는 합금에 의해 제공되는 인성에 역효과를 미친다. 따라서, 탄소는 약 0.30% 이하로, 더 양호하게는 약 0.27% 이하로 제한된다. 바람직하게는, 합금은 더 높은 강도 및 경도 수준에서의 양호한 인성을 위해 약 0.24% 이하의 탄소를 함유한다.
우선 합금을 탈산소화하기 위해 적어도 약 1.7%, 더 양호하게는 적어도 약 1.8%, 바람직하게는 적어도 약 1.95%의 망간이 이 합금에 존재한다. 망간은 또한 합금에 의해 제공되는 높은 강도 및 인성에 이익을 주는 것으로 밝혀졌다. 너무 많은 망간이 존재하면, 원하지 않는 양의 잔류 오스테나이트가 경화 및 켄칭 중에 생길수 있어서, 합금에 의해 제공되는 고강도에 역효과를 미친다. 따라서, 합금은 약 2.3% 또는 2.2%까지의 망간을 함유할 수 있다. 바람직하게는, 합금은 약 2.05% 이하의 망간을 함유한다.
규소는 이 합금의 경화능 및 템퍼 내성에 이익을 준다. 따라서, 합금은 적어도 약 0.7%의 규소, 더 양호하게는 적어도 약 0.8%의 규소, 바람직하게는 적어도 약 0.85%의 규소를 함유한다. 너무 많은 규소는 합금의 경도, 강도 및 연성에 역효과를 미친다. 이러한 역효과를 회피하기 위해, 이 합금에서 규소는 약 1.1% 이하, 더 양호하게는 약 1.0% 이하, 바람직하게는 약 0.95% 이하로 제한된다.
본 발명에 따른 합금은 적어도 약 1.85%의 크롬을 함유하는데, 왜냐하면 크롬이 합금에 의해 제공되는 양호한 경화능, 고강도 및 템퍼 내성에 기여하기 때문이다. 바람직하게는, 상기 합금은 적어도 약 1.95%, 더 양호하게는 적어도 약 2.05%의 크롬을 함유한다. 합금 내의 약 2.35% 초과의 크롬은 합금에 의해 제공되는 충격 인성 및 연성에 역효과를 미친다. 바람직하게는, 이 합금에서 크롬은 약 2.25% 이하로, 더 양호한 결과를 위해서는 약 2.15% 이하로 제한된다.
니켈은 본 발명에 따른 합금에 의해 제공되는 양호한 인성에 유리하다. 따라서, 합금은 적어도 약 0.5%의 니켈, 더 양호하게는 적어도 약 0.6%의 니켈을 함유한다. 바람직하게는 합금은 적어도 약 0.65%의 니켈을 함유한다. 다량의 니켈에 의해 제공되는 이익은 유의적인 이점을 제공하지 않으면서 합금의 비용에 역효과를 미친다. 합금의 적당한 비용을 한정하기 위해, 합금은 약 0.9% 이하, 더 양호하게는 약 0.8% 이하, 바람직하게는 약 0.75% 이하의 니켈을 함유한다.
몰리브덴은 이 합금에 의해 제공되는 템퍼 내성에 유리한 탄화물 형성제이다. 몰리브덴의 존재는 합금의 템퍼링 온도를 상승시켜서, 합금이 약 450℉ 내지 600℉에서 템퍼링될 때 2차 경화 효과가 달성된다. 몰리브덴은 또한 합금에 의해 제공되는 강도 및 충격 인성에 기여한다. 합금이 적어도 약 0.1%의 몰리브덴, 더 양호하게는 적어도 약 0.15%, 바람직하게는 적어도 약 0.18%의 몰리브덴을 함유할 때에, 몰리브덴에 의해 제공되는 이익이 실현된다. 니켈과 마찬가지로, 몰리브덴은 다량의 몰리브덴의 유의적인 추가 비용에 비해 특성에서의 이점을 증가시키지 않는다. 이러한 이유로, 합금은 약 0.3% 이하의 몰리브덴, 더 양호하게는 약 0.25% 이하의 몰리브덴, 바람직하게는 약 0.22% 이하의 몰리브덴을 함유한다. 이 합금 내 몰리브덴의 일부 또는 전부를 텅스텐으로 대체할 수 있다. 존재할 경우, 2:1 기준으로 몰리브덴을 텅스텐으로 대체한다.
이 합금은 합금의 경화능 및 충격 인성에 기여하는 구리를 적어도 약 0.30% 함유한다. 합금은 적어도 약 0.4%의 구리를 함유할 수 있고, 바람직하게는 적어도 약 0.45%의 구리를 함유한다. 너무 많은 구리는 합금의 인성에 역효과를 미칠 수 있는, 합금 매트릭스 내 바람직하지 않은 양의 유리 구리의 침전을 일으킬 수 있다. 따라서, 이 합금에는 약 0.7% 이하, 더 양호하게는 약 0.6% 이하, 바람직하게는 약 0.55 이하%의 구리가 존재한다.
바나듐은 이 합금에 의해 제공되는 고강도 및 양호한 경화능에 기여한다. 바나듐도 탄화물 형성제이며, 합금 내 결정립 미세화의 제공을 돕는 탄화물의 형성을 촉진한다. 탄화바나듐도 합금의 템퍼 내성 및 2차 경화능에 이익을 준다. 이러한 이유로, 합금은 바람직하게는 적어도 약 0.20%의 바나듐을 함유한다. 합금은 적어도 약 0.25%의 바나듐을 함유할 수 있으며, 바람직하게는 적어도 약 0.30%의 바나듐을 함유한다. 너무 많은 바나듐은 합금의 강도에 역효과를 미치는데, 왜냐하면 합금 내 다량의 탄화물이 형성되어 합금 매트릭스 재료로부터 탄소를 고갈시키기 때문이다. 따라서, 합금은 약 0.5% 이하의 바나듐, 더 양호하게는 약 0.45% 이하의 바나듐을 함유할 수 있다. 바람직하게는 합금은 약 0.40% 이하의 바나듐을 함유한다. 이 합금 내 바나듐의 일부 또는 전부를 니오븀으로 대체할 수 있는데, 왜냐하면 바나듐과 같이, 니오듐은 탄소와 합해져서 합금의 템퍼 내성 및 경화능에 이익을 주는 M4C3 탄화물을 형성하기 때문이다. 존재할 경우, 1.8:1 기준으로 바나듐을 니오븀으로 대체한다.
이 합금은 또한 황의 제거를 돕고 이에 의해 합금에 의해 제공되는 충격 인성에 이익을 주기 위해 합금의 용융 동안 첨가로부터 유지되는, 약 0.05%까지의 잔류량의 칼슘을 함유할 수 있다. 바람직하게는, 합금은 약 0.02% 이하 또는 0.01% 이하의 칼슘을 함유하며, 0.005%만큼 적게 칼슘을 함유할 수도 있다.
용융 동안의 탈산소화 첨가로부터 소량의 티타늄이 약 0.05%까지의 잔류 수준으로 존재할 수 있다. 그러나, 합금은 바람직하게는 약 0.025% 이하 또는 약 0.01% 이하의 티타늄을 함유한다. 약 0.05%까지의 알루미늄도 용융 동안의 탈산소화 첨가로부터 합금에 존재할 수 있다. 바람직하게는, 합금은 약 0.025% 이하 또는 약 0.015% 이하의 알루미늄을 함유한다.
합금의 나머지는 실질적으로 철, 및 상업적 등급의 유사한 합금 및 강철에서 발견되는 보통의 불순물이다. 이러한 면에서, 합금은 약 0.025%까지의 인을 함유할 수 있다. 바람직하게는, 합금은 약 0.01% 이하, 더 양호하게는 약 0.005% 이하의 인을 함유한다. 약 0.025%까지의 황도 합금에 존재할 수 있다. 바람직하게는, 합금은 약 0.001% 이하, 더 양호하게는 약 0.0005% 이하의 황을 함유한다. 코발트도 이 합금에서 고려되는 불순물이다. 그러나, 합금은 약 0.25%까지의 코발트를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 합금은 약 0.05% 이하, 또는 약 0.02% 또는 0.01% 이하의 코발트를 함유한다.
본 발명에 따른 합금은 경화 및 템퍼링 조건에서 높은 항복 강도 및 충격 인성을 제공하도록 균형이 이루어진다. 이러한 면에서, 바람직한 조성은 실온에서 적어도 약 25 ft-lbs 및 약 60 ft-lbs까지 그리고 그 이상의 샤피 V 노치 충격 에너지로 나타내는 바의 양호한 인성과 조합된, 적어도 약 180 ksi의 항복 강도를 제공하도록 균형이 이루어진다.
합금의 1차 용융 및 캐스팅은 바람직하게는 진공 유도 용융(VIM)으로 달성된다. 필요할 경우, 중요한 용도에 대해서는, 진공 아크 재용융(VAR)을 이용하여 합금을 제련할 수 있다. 1차 용융도 공기 중에서의 아크 용융(ARC)에 의해 또는 필요할 경우 기본 산소로(BOF)에서 수행할 수 있다. 용융 후, 합금을 엘렉트로슬래그 재용융(ESF) 또는 VAR에 의해 제련할 수 있다. 또한, 분말 야금학 기술을 이용하여 합금을 제조할 수 있다.
본 발명의 합금은 바람직하게는 약 2100℉ 이하의 온도에서, 바람직하게는 약 1800℉에서 고온 작업하여 중간 제품 형태, 특히 빌릿 및 막대와 같은 세장 형태를 형성시킨다. 합금은 1~2 시간 동안 약 1585℉ 내지 약 1735℉에서, 바람직하게는 약 1635-1660℉에서 오스테나이트화함으로써 열 처리할 수 있다. 그 다음 합금을 오스테나이트화 온도로부터 공기 냉각시키커나 오일 켄칭시킨다. 필요할 경우, 합금을 진공 열 처리하고 가스 켄칭할 수 있다. 합금을 바람직하게는 2~3 시간 동안 약 450-550℉에서 템퍼링한 후, 공기 냉각시킨다. 더 낮은 강도가 허용될 수 있을 때는, 합금을 600℉ 이하에서 템퍼링할 수 있다.
본 발명의 합금은 광범위한 용도에, 원칙적으로 지하 시추 스트링용 머드 모터에 사용되는 전달 구동축 및 등속 조인트에 유용하다. 머드 모터 장치(10)의 실시형태가 도 1에 도시되어 있다. 머드 모터 장치(10)는 PCPD 펌프 섹션(12)을 포함한다. PCPD 펌프 섹션는 공지된 방식으로 스태터(16) 내부에 회전을 위해 배치되는 로터(14)를 포함한다. 동력 전달 섹션(18)이 PCPD 펌프 로터의 드릴 비트측에 연결되어 있다. 동력 전달 섹션은 PCPD 펌프의 일단에 그리고 드릴 비트(22)의 타단에 연결된 구동축(20)을 포함한다. 베어링 어셈블리(24)가 구동축(20) 주위에 개재될 수 있다. 구동축(20)은 공지된 방식으로 등속 조인트로 PCPD 펌프 로터(14)에 그리고 드릴 비트(22)에 연결되어 있다. 구동축(20) 및 등속 조인트는 시추 지역에서 드릴 비트가 매우 딱딱한 퇴적물을 만날 때, 상당한 응력을 받는다. 이러한 응력을 견디고 변형에 저항하기 위해, 구동축 및 등속 조인트는 상기 기재된 강합금으로 제조된다.
본 발명에 따른 머드 모터 구동축은 합금의 중간 제품 형태, 바람직하게는 둥근 막대 또는 로드로부터 형성된다. 중간 형태를 원하는 직경 크기로 가공한 후, 필요할 경우 바로잡는다. 가공된 형태를 그 다음 머드 모터의 전달 섹션의 구동축에 적당한 길이로 절단한다. 그 다음, 축을 상기 기재된 바와 같이 경화 및 템퍼링한다.
본 발명의 합금은 또한 가요선 축, 시추 쟈(jar) 굴대, 충격 도구, 및 높은 항복 강도 및 양호한 충격 인성의 조합을 요구하는 다른 하향공 도구를 비롯한 다른 시추 부재에 유용할 수 있다.
작업예
본 발명의 합금에 의해 제공되는 특성의 조합을 증명하기 위해, 2가지 35-lb. VIM 히트를 용융 및 캐스팅하였다. 히트를 0.625 인치 정사각형 막대로 단조한 후, 표준 종방향 인장, 세장형(L-T) CVN 충격, 표준 종방향 피로 시편, 및 Rockwell 경도 시험용 표준 큐브로 가공하였다. 하기 표 I은 2개 시험 히트에 대한 VIM 최종 화학 분석물(중량%)을 포함한다.
[표 I]
Figure pct00002
히트 번호 2647로부터 취한 시험 샘플에 대해 히트 처리 연구를 수행하였다. 하기 표 II에 나타낸 소정의 9개 히트 처리(H.T.) 및 합금 잉곳으로부터 이중 인장 시편 및 이중 CVN IE 시편을 제조하였다. 시험 샘플을 지정된 온도에서 1.5 시간 동안 유동층로에서 오스테나이트화하였다. 그 다음, 시험 견본을 오스테나이트화 온도로부터 실온으로 오일 중에서 켄칭하고, 지정된 온도에서 2 시간 동안 템퍼링한 후, 템퍼링 온도로부터 실온까지 공기 냉각시켰다. 표 II에 나타낸 결과는 각각의 시험한 샘플에 대한 0.2% 오프셋 항복 강도(Y.S.) 및 최종 인장 강도(U.T.S.)(ksi), 신장률(% El.), 면적 감소율(% R.A.), 샤피 V 노치 충격 에너지(CVN)(풋파운드) 및 평균 Rockwell C 스케일 경도(HRC)를 포함한다. 각각의 히트 처리에 대한 평균 인장 및 CVN 특성도 보고되어 있다. ASTM 표준 시험 절차 E23-12C에 따라 CVN IE 시험을 수행하였다.
[표 II]
Figure pct00003
임의의 고강도 강철에 대한 중요한 고려점은, 이것이 연성 취성 전이 온도(DBTT)를 나타내는지 여부이다. 오일 및 가스 시추는 온도가 넓게 변동하는 지리학적 영역에서 수행할 수 있으므로, 머드 모터 전달 축에 대한 합금의 DBTT는 그 용도에 따라 특정하다. 따라서, -40℉ 내지 +150℉ 범위의 온도에서 CVN 충격 에너지를 평가하기 위해, 히트 2647 및 2648로부터의 추가의 CVN 샘플을 시험하였다. 각각의 시험 샘플에 대한 히트 번호, 시험 온도(℉) 및 CVN IE(ft-lbs)(CVN)를 비롯한 결과를 하기 표 III에 나타낸다. 결과를 도 2에 그래프로 나타낸다.
[표 III]
Figure pct00004
표 III 및 도 2에 제시된 데이터는, 본 발명의 합금이 실질적으로 시험한 온도 범위에 걸쳐 연성 취성 전이 온도를 갖지 않음을 보여준다. 이는, 광범위한 온도에 걸쳐 본 발명의 합금에 의해 양호한 인성이 제공됨을 의미한다.
본 발명에 따른 합금에 의해 제공된 피로 수명을 증명하기 위해, 피로 견본에 대해 R.R. Moore 회전 굽힘 시험을 수행하였다. 시험 전에, 피로 견본을 상기 기재된 히트 처리 C를 이용하여 경화 및 템퍼링하였다. 견본이 파열될 때까지의, 인가된 응력(응력)(ksi) 및 사이클의 수(사이클)를 비롯한 회전 굽힘 피로 시험의 결과가 하기 표 IV에 보고되어 있다. 데이터를 도 3에 그래프로 나타낸다.
[표 IV]
Figure pct00005
본 명세서에 사용된 조건 및 표현은 설명의 조건으로서 사용된 것으로서, 한정이 아니다. 이러한 조건 및 표현의 사용에, 나타내고 설명된 특징의 어떤 등가물 또는 이의 일부를 배제하려는 의도는 없다. 본원에 설명되고 청구된 발명 내에 다양한 변형이 가능함이 인지된다.

Claims (20)

  1. 강도, 인성 및 피로 수명의 독특한 조합을 갖는 강합금으로서, 상기 합금은 실질적으로 중량%로
    C 약 0.15 내지 약 0.30
    Mn 약 1.7 내지 약 2.3
    Si 약 0.7 내지 약 1.1
    Cr 약 1.85 내지 약 2.35
    Ni 약 0.5 내지 약 0.9
    Mo+1/2W 약 0.1 내지 약 0.3
    Cu 약 0.3 내지 약 0.7
    V+5/9×Nb 약 0.2 내지 약 0.5
    로 이루어지며,
    나머지는 철, 보통의 불순물, 및 잔류량의, 합금의 탈산소화 및/또는 탈황을 위한 용융 동안 첨가되는 다른 원소인 강합금.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 약 0.18%의 탄소를 함유하는 강합금.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 약 1.8%의 망간을 함유하는 강합금.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 약 0.8%의 규소를 함유하는 강합금.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 약 1.95%의 크롬을 함유하는 강합금.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 약 0.6%의 니켈을 함유하는 강합금.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 약 0.15%의 Mo+1/2W를 함유하는 강합금.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 약 0.25%의 (V+(5/9×Nb))를 함유하는 강합금.
  9. 제1항에 있어서, 약 0.25% 이하의 코발트를 함유하는 강합금.
  10. 강도, 인성 및 피로 수명의 독특한 조합을 갖는 강합금으로서, 상기 합금은 실질적으로 중량%로
    C 약 0.15 내지 약 0.27
    Mn 약 1.8 내지 약 2.2
    Si 약 0.8 내지 약 1.0
    Cr 약 1.95 내지 약 2.25
    Ni 약 0.6 내지 약 0.8
    Mo+1/2W 약 0.15 내지 약 0.25
    Cu 약 0.4 내지 약 0.6
    V+5/9×Nb 약 0.25 내지 약 0.45
    로 이루어지며, 나머지는 철, 보통의 불순물, 및 잔류량의, 합금의 탈산소화 및/또는 탈황을 위한 용융 동안 첨가되는 다른 원소인 강합금.
  11. 제10항에 있어서, 적어도 약 0.21%의 탄소를 함유하는 강합금.
  12. 제10항에 있어서, 적어도 약 1.95%의 망간을 함유하는 강합금.
  13. 제10항에 있어서, 적어도 약 0.85%의 규소를 함유하는 강합금.
  14. 제10항에 있어서, 적어도 약 2.05%의 크롬을 함유하는 강합금.
  15. 제10항에 있어서, 적어도 약 0.65%의 니켈을 함유하는 강합금.
  16. 제10항에 있어서, 적어도 약 0.18%의 Mo+1/2W를 함유하는 강합금.
  17. 제10항에 있어서, 적어도 약 0.25%의 (V+(5/9×Nb))를 함유하는 강합금.
  18. 제10항에 있어서, 약 0.02% 이하의 코발트를 함유하는 강합금.
  19. 강합금으로부터 형성된 경화 및 템퍼링 강철 물품으로서, 상기 합금은 실질적으로 중량%로 대략
    C 약 0.15 내지 약 0.30
    Mn 약 1.7 내지 약 2.3
    Si 약 0.7 내지 약 1.1
    Cr 약 1.85 내지 약 2.35
    Ni 약 0.5 내지 약 0.9
    Mo+1/2W 약 0.1 내지 약 0.3
    Cu 약 0.3 내지 약 0.7
    V+5/9×Nb 약 0.2 내지 약 0.5
    로 이루어지며, 나머지는 철, 보통의 불순물, 및 잔류량의, 합금의 탈산소화 및/또는 탈황을 위한 용융 동안 첨가되는 다른 원소이고, 상기 물품은 적어도 약 180 ksi의 항복 강도, 및 적어도 약 25 ft-lbs의 샤피 V 노치 충격 에너지를 제공하는 물품.
  20. 제19항에 있어서, 시추 머드 모터의 전달 구동 유닛에 대한 축을 포함하는 물품.
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