本發(fā)明屬于合金結(jié)構(gòu)鋼，具體涉及一種釩氮微合金化石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭用鋼。

背景技術(shù)：

石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭是石油鉆具產(chǎn)品中的一類關(guān)鍵件，其在使用中要承受強(qiáng)拉、強(qiáng)扭、沖擊、振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等復(fù)合作用,使用條件十分苛刻。其安全可靠性要求很高，必須具有良好的力學(xué)性能、高的淬透性、較高的致密度及鋼質(zhì)純凈度。

石油轉(zhuǎn)換接頭一般用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)4137H鋼制造，美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM_A29/A29M中4137H鋼的化學(xué)成分（重量百分比）為：C0.35-0.40%、Si0.15-0.35%、Mn0.70-0.90%、P≤0.035%、S≤0.040%、Cr0.80-1.10%、Mo0.15-0.25%，其余為鐵和雜質(zhì)元素。

目前石油鉆具制造廠在生產(chǎn)轉(zhuǎn)換接頭時(shí),為了保證鋼的淬透性和產(chǎn)品的性能與質(zhì)量，將Mo含量提高至0.25-0.40%，并加入0.1-0.15%的Ni。轉(zhuǎn)換接頭的尺寸、質(zhì)量較大，安全可靠性要求很高，制造石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭時(shí)，為了保證綜合力學(xué)性能，在調(diào)質(zhì)熱處理前必須進(jìn)行退火或正火，以使軋制或鍛造后的材料金相組織均勻，消除或部分消除材料的組織不均勻的現(xiàn)象，為后續(xù)的調(diào)質(zhì)熱處理和提高鋼的綜合性能做好組織上準(zhǔn)備。

而且，石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭調(diào)質(zhì)熱處理前進(jìn)行退火或正火雖然對(duì)提高其綜合性能有利，但畢竟會(huì)增加生產(chǎn)成本，如果能在保住其綜合性能的前提下取消退火或正火工序，則可節(jié)約能源、降本增效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種釩氮微合金化石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭用鋼，在保證轉(zhuǎn)換接頭產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可取消退火或正火工序，從而可節(jié)約能源，降低了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明提供的一種釩氮微合金化石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭用鋼，含有以下重量百分比的化學(xué)成分：

C 0.35-0.42%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.70-1.00%、P≤0.030%、S≤0.025%、Cr 0.85-1.20%、Ni 0.08-0.15%、Mo 0.25-0.40%，V0.01-0.040%，N 0.0045-0.0100%,其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

優(yōu)選的，所述釩氮微合金化石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭用鋼，含有以下重量百分比的化學(xué)成分：

C 0.35-0.40%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.75-0.95%、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr 0.95-1.15%、Ni 0.08-0.15%、Mo 0.28-0.35%，V0.02-0.035%，N 0.0050-0.0080%,其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

優(yōu)選的，所述釩氮微合金化石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭用鋼，含有以下重量百分比的化學(xué)成分：

C 0.35-0.40%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.75-0.95%、P≤0.025%、S≤0.020%、Cr 0.98-1.10%、Ni 0.08-0.15%、Mo0.28-0.33%，V0.02-0.030%，N 0.0055-0.0075%,其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)元素。

所述的釩氮微合金化石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭用鋼在熱處理過(guò)程中無(wú)需退火或正火工序。

本發(fā)明中，各元素的含量及作用如下：

碳是鋼中提高淬透性和淬透硬性的重要元素，本發(fā)明控制碳含量范圍是0.35-0.42%，過(guò)低則會(huì)降低強(qiáng)度和硬度，過(guò)高則會(huì)降低塑性和韌性，增加工件淬火開裂傾向。

硅在鋼中主要以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中，能提高鋼的強(qiáng)度，也是煉鋼的脫氧元素，但含量不宜過(guò)高，以免降低鋼的韌性。故控制在0.15-0.35%。

錳、鉻、鉬、鎳也都是提高淬透性的重要元素，本發(fā)明控制錳含量范圍是0.70-1.00%，控制鉻含量范圍是0.85-1.20%，控制鉬含量范圍是0.25-0.40%，控制鎳含量范圍是0.08-0.15%。

硫、磷是鋼中形成夾雜物的有害元素，所以應(yīng)加以控制，本技術(shù)方案最低要求P≤0.030%、S≤0.025%。

同時(shí)本發(fā)明中加入釩、氮是為了在軋制或鍛造時(shí)控制鋼的組織均勻性、防止混晶現(xiàn)象，從而可以省去退火或正火工序。在鋼中釩作為微合金化元素可通過(guò)形成碳、氮化物阻礙高溫變形時(shí)的奧氏體的再結(jié)晶和限制晶粒長(zhǎng)大，使得軋材或鍛材得到均勻且細(xì)小的晶粒。釩和氮共同加入鋼中比單獨(dú)加入釩進(jìn)行微合金化具有更好的效果，這是由于釩的氮化物比釩的碳化物具有更高的穩(wěn)定性，析出相更細(xì)小彌散，且高溫奧氏體再結(jié)晶區(qū)就有析出，其改善晶粒均勻性的效果明顯提高。另外，固溶在鋼的釩可提高鋼的淬透性，在調(diào)質(zhì)處理時(shí)有提高淬透性的的作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的釩氮微合金化石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭用鋼，在保證轉(zhuǎn)換接頭產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可取消目前鉆柱轉(zhuǎn)換接頭熱處理所必須的退火或正火工序，從而可節(jié)約能源，降低了生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1-5與對(duì)比例1的化學(xué)成分見表1（熔煉分析，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素），

表1

實(shí)施例1-5分別與對(duì)比例1鋼制成的鉆柱轉(zhuǎn)換接頭的力學(xué)性能（按API7-1標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)）見表2。

表2

實(shí)施例1-5與對(duì)比例1比較可見，實(shí)施例1-5制成的石油鉆柱轉(zhuǎn)換接頭性能與比例1的相當(dāng)，都滿足API7-1標(biāo)準(zhǔn)要求，但實(shí)施例1-5無(wú)正火或退火工序，熱處理工藝均為現(xiàn)有技術(shù)，而比例1為正火+調(diào)質(zhì)，故節(jié)約了能源、降低了生產(chǎn)成本。