馬達(dá)是螺桿鉆具的重要組成部分,對螺桿鉆具的性能起著決定性作用。而轉(zhuǎn)子又是馬達(dá)總成的重要零件,其力學(xué)性能、抗腐蝕能力直接決定了螺桿鉆具整機(jī)的壽命。對于應(yīng)用于普通水基泥漿多采用42CrMo、40CrNiMo等中碳合金鋼材料,但用于含H2S等稀釋酸的高酸性環(huán)境及含Cl-較多的鹽水環(huán)境時,轉(zhuǎn)子腐蝕明顯增強(qiáng),大大降低了螺桿鉆具的使用壽命。
17-4PH是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼,即0Cr17Ni4Cu4Nb鋼,此鋼除了固溶處理后直接獲得馬氏體組織得到強(qiáng)化外,還通過隨后的時效處理獲沉淀硬化相(含銅相)而得到進(jìn)一步強(qiáng)化。該種材料具有高強(qiáng)度、高硬度和抗腐蝕等特性,經(jīng)過熱處理后其力學(xué)性能更加完善,對于大氣、稀釋酸和鹽都具有良好的抗腐蝕能力。其中熱處理對提高該材料的性能起到?jīng)Q定性作用。
對在高酸性環(huán)境及鹽水環(huán)境下工作的螺桿鉆具的馬達(dá)轉(zhuǎn)子(17-4PH材料)進(jìn)行了熱處理工藝研究,主要研究了適合本產(chǎn)品的熱處理工藝和適合的裝夾方式,并在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。
從一根Φ185mm×7000mm的17-4PH圓鋼上截取試樣,長度為200mm,并車外圓至Φ180mm見光,其化學(xué)成分見表1。
表1 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ni |
Cr |
Cu |
Nb+Ta |
0.05 |
0.09 |
0.23 |
0.024 |
0.010 |
3.92 |
16.00 |
3.45 |
0.20(Nb) |
首先進(jìn)行工藝探索試驗,具體工藝如下:固溶處理溫度(1040±10)℃,保溫時間3h,冷卻時先油冷再水冷;沉淀硬化溫度(620±10)℃,保溫5h,空冷,沉淀硬化處理2次。
按照上述的工藝對試樣進(jìn)行處理。試樣的顯微組織均為回火馬氏體+長條狀鐵素體+殘余奧氏體。
產(chǎn)品處理后的結(jié)果均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的指標(biāo),并且沖擊性能AKV達(dá)到了國外解剖試樣相同的水平。