一種葉導(dǎo)輪耐低溫高鎳奧氏體鑄鐵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及合金鑄鐵材料及其應(yīng)用，具體涉及一種葉導(dǎo)輪耐低溫用高鎳奧氏體鑄鐵，屬于合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明公開了一種葉導(dǎo)輪耐低溫高鎳奧氏體鑄鐵，按重量百分比核算，其配方組成為：C：2.6%-3.0%、Si：1.2%-1.9%、Mn：0.85%-1.5%、Cr：2.0%-3.0%、Ni：14%-17%、Cu：5%-8%、S＜0.03%、P＜0.04%、Fe為余量，這種鑄鐵材料用于制造葉導(dǎo)輪，產(chǎn)品鑄造成品率高于90%，而且產(chǎn)品在-60℃的超低溫環(huán)境仍然能正常工作，耐寒性能突出。
【專利說(shuō)明】一種葉導(dǎo)輪耐低溫高鎳奧氏體鑄鐵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金鑄鐵材料及其應(yīng)用，具體涉及一種葉導(dǎo)輪耐低溫高鎳奧氏體鑄鐵，屬于合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多石油鉆采設(shè)備中潛油電泵必不可少，而其排量、泵效、耐腐蝕性、使用壽命等主要由葉導(dǎo)輪決定，目前國(guó)內(nèi)外大中型鉆采設(shè)備的潛油電泵葉導(dǎo)輪材料都是以高鎳奧氏體球磨鑄鐵為主，主要是由于高鎳奧氏體球墨鑄鐵具備優(yōu)異的抗熱沖擊性、抗熱蠕變性、耐蝕性、高溫抗氧化性以及低的熱膨脹性和低溫沖擊韌性，在國(guó)內(nèi)外被廣泛用于潛油電泵葉導(dǎo)輪的制造。
[0003]隨著全球石油鉆采業(yè)的持續(xù)發(fā)展，可供鉆采的油田和油井日益稀缺，特別是便于鉆采的油田或油井越來(lái)越少，為了滿足全球增長(zhǎng)的石油需要，現(xiàn)代石油鉆采業(yè)積極對(duì)諸如深海鉆采等鉆采難度及作業(yè)環(huán)境惡劣的油井進(jìn)行開發(fā)，超低溫作業(yè)環(huán)境時(shí)有出現(xiàn)，而目前用于制造潛油電泵葉導(dǎo)輪的高鎳奧氏體球磨鑄鐵以N1-RESIST TYPE I牌號(hào)為主，在常規(guī)環(huán)境下，金相組成和各項(xiàng)力學(xué)性能優(yōu)良，但對(duì)于-60°c以下的低溫環(huán)境，金相結(jié)構(gòu)中奧氏體結(jié)構(gòu)、球化率發(fā)生變化，主要力學(xué)性能如抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性等性能都有不同程度的下降，不能滿足超低溫環(huán)境下的作業(yè)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種葉導(dǎo)輪耐低溫高鎳奧氏體鑄鐵，具有優(yōu)良的耐寒性，在-60°C的超低溫環(huán)境和常規(guī)環(huán)境中，都保持優(yōu)良的各項(xiàng)力學(xué)性能，將其應(yīng)用于潛油電泵葉導(dǎo)輪中，可以滿足_60°C超低溫環(huán)境下正常工作。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，`本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:在常規(guī)環(huán)境(工作溫度-4 °C至1600C )使用的潛油電泵葉導(dǎo)輪的高鎳奧氏體鑄鐵材料配方基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)鑄鐵材料各組分功能的識(shí)別刪選，設(shè)置不同的材料配方，利用中頻電爐進(jìn)行熔煉，然后澆注成型制作出葉導(dǎo)輪，葉導(dǎo)輪鑄造成品率控制在90%以上，符合批量化生產(chǎn)的需要；同時(shí)，在常規(guī)環(huán)境和超低溫環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行抗拉強(qiáng)度、沖擊力和硬度這些主要性能的測(cè)試，優(yōu)選出常規(guī)環(huán)境和超低溫環(huán)境下都能保持優(yōu)良耐蝕性、沖擊韌性、抗拉強(qiáng)度和硬度的最佳材料配方。
[0006]根據(jù)葉導(dǎo)輪高鎳奧氏體鑄鐵材料中各元素組分對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性能影響的不同，在常規(guī)環(huán)境下使用的葉導(dǎo)輪N1-RESIST TYPE I牌號(hào)高鎳奧氏體鑄鐵材料，其中Ni對(duì)材料的耐腐蝕性能作用突出，Ni含量13%-18%，Mn和Cr主要作用是使材料中的奧氏體穩(wěn)定，但也是很強(qiáng)的形成碳化物元素，Mn含量0.5-1.5%、Cr含量1.5%_2.5% ；C是鑄鐵材料中的主元素，直接影響碳當(dāng)量的大小，C含量2.0%-3%，在灰口(球磨)鑄鐵中為了保證材料不出現(xiàn)白口，碳的調(diào)整范圍不應(yīng)很大；Si是最強(qiáng)烈的石墨化元素，對(duì)材料的耐熱性有利，同時(shí)Si對(duì)鑄鐵材料的液體成型有很重要的作用，Si含量2.0 %-2.8%, Cu與材料中奧氏體的穩(wěn)定性和耐蝕性相關(guān)，Cu含量5.0%-7.0% ;S、P在鑄鐵中為有害元素，越低越好，S含量< 0.03%, P含量< 0.04%ο
[0007]本發(fā)明結(jié)合_60°C的超低溫環(huán)境下，葉導(dǎo)輪正常工作需要的力學(xué)性能和技術(shù)指標(biāo)，對(duì)常規(guī)環(huán)境下使用的葉導(dǎo)輪高鎳奧氏體鑄鐵材料配方進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，由于N1、Mn、S1、Cu的含量與高鎳奧氏體鑄鐵材料的熱膨脹系數(shù)息息相關(guān)，直接影響鑄鐵材料的傳熱性，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明熱膨脹系數(shù)隨著Si含量的增加而提高，隨著Ni含量的增加而變小，而Mn與Cu含量的變化對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響則不大，而且當(dāng)熱膨脹系數(shù)高時(shí)，材料的耐腐蝕性與抗氧化性低，當(dāng)熱膨脹系數(shù)低時(shí)，耐腐蝕性與抗氧化性就高;Mn和Cu含量變化，溫度敏感性低，鑄鐵材料各項(xiàng)性能變化不大。
[0008]本發(fā)明經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)論證，研制出的一種葉導(dǎo)輪耐低溫高鎳奧氏體鑄鐵，主要配方構(gòu)成及應(yīng)用于葉導(dǎo)輪加工的主要性能指標(biāo)如表一所示:
表一
【權(quán)利要求】
1.一種葉導(dǎo)輪耐低溫高鎳奧氏體鑄鐵，其特征在于:按重量百分比核算其配方構(gòu)成情況 C:2.6%-3.0%、Si:1.2%-1.9%、Mn:0.85%-1.5%、Cr:2.0%-3.0%、N1:14%_17%、Cu:5%_8%、S < 0.03%、P < 0.04%、Fe 為余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉導(dǎo)輪耐低溫高鎳奧氏體鑄鐵，其特征在于:應(yīng)用該材料鑄造的潛油電泵 葉導(dǎo)輪，在_60°C超低溫環(huán)境下也能夠正常工作。
【文檔編號(hào)】C22C37/10GK103451513SQ201310449194
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】宋其通, 王為學(xué), 宋相宇 申請(qǐng)人:浙江振興石化機(jī)械有限公司