Мартенситностареющая сталь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 22 С 38/14 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с целью неодим, следующ2 еУглеродНикель 0,003-0,05 17-20 ,6-0,Алюминии олибден 1,4-1,70,005-0,010,005-0,0080,001-0,0080,05-0,07Остальноечто суммаставляет 2,1-2,ита НеодимИттрийЦерийКал ьцийЖелезовыполи нии условия ана и алюминия ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ 1 ТЪЮ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Уральский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им. С.М.Кирова(56) 1. Перкас М.Л , Кардонский В.М.Высокопрочные мартенситностареющиестали. М.; "Металлчгия", 1970.2. Звигинцев Н.В. Роль молибденав пластичности мартенситностареюшихсталей, содержащих титан. - ФММ, 1971т. 31, вып. 3, с, 654-658.(54)(57) МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮ 1 ЦАЯ СТАЛЬ содержащая углерод, никель, алюминий, молибден, титан, железо, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что,повышения механических свойств и стойкости против наводоро живания, она дополнительно содержититтрий, церий, кальций прием соотношении компонентов, 1109462Изобретение относится к метал 30 свойств, однако к сталям, в условиях работы шарошечных долот, прецъявляются более высокие требования по твердости, износостойкости, теплостойкости, пластичности, стойкости против наводороживания.Целью изобретения является повышение механических свойств и стойкости против наводороживания.Поставленная цель достигается 50 тем, что мартенситностареюшая сталь, содерл;ащая углерод, никель, алюминий, молибден титан, железо, дополпительно содержит неодим, иттрий, церий, кальций при следующем соотно шенин компонентов, мас, 7.:Углерол 0003-0,05Никель 1-20 лургии стали, в частности к изысканию высокопрочных сталей, предназначенных для изготовления тел каченияшарошечных долот работоспособностькоторых, особенно при турбинном бурении, ограничена из-за весьма тяжеулвй рабы доот на забое(высокие ударные нагрузки, повышенная температура - свыше 200 С боль 10шое гидростатическое давление - до1000 атм, наличие в промывочной жид".кости твердых фаз разбуренной породы, агрессивных газов, химических, реагентов и т,д.),15Известна мартенситностареющаясталь1 , содержащая, мас .%:Углерод О, 53-0,6Марганец 0,3-0,6Кремний 0,8-1, 1Медь До 02520Молибден 0,4-0,6Ванадий 0,15-0,25Железо ОстальноеНедостатком данной стали являютсянизкие механические свойстваНаиболее близкой к прецлагаемойпо технической сущности и достигаемому эффекту является мартенситностареющая сталь 2 , содержащая.,мас. 7:Углерод 0,04Никель 19,8Алюминий 0,38Титан 1,43Молибден 2,8335Марганец О, 18Кремний 0,2Железо ОстальноеИзвестная сталь имеет удовлетворительный комплекс механических 40при выполнении условия, что сумматитана и алюминия составляет 2,1-2,3.Ограничение суммы титана и алюминия вызвано тем, что при превышениисуммарного содержания этих элементовболее 2,3 Е наблюдается резкое снижение ударной вязкости, Более низкоесуммарное содержание не обеспечиваеттребуемую твердость (более 53 НРС)и прочность тел качения.Стали выплавляют в открытой индукционной 200-килограммовой печи,в вакуумно-индуктивных печах емкостью 10, 100 и 500 кг, Расчетноеколичество редкоземельных элементоввводят в ванну в последний периодплавки в виде металлических иттрия,неодима, а также ферроцерия, ферроиттрия и мишметалла. Слитки после кристаллизации гомогенизируют при1150 С 6 ч, подвергают механическойобдирке, куют на заготовки и закаливают от 830 С в воду, Готовые образцы, шарики и ролики подвергают старению при 480-500 С 8-10 ч,В табл . 1 приведен химический состав трех плавок предпагаемой и известной сталей; в табл, 2 - механические свойства стали в закаленномот 830 С состоянии; в табл. 3 - тоже, в состаренном при 480 С 6 ч состоянии; в табл . 4 - то же, послеупрочняющей обработки и выдержки30 мин в водном растворе сероводорода.Предлагаемая сталь превосходитизвестную по характеристикам прочности пластичности, ударной вязкостипри испытаниях в водном растворе сероводорода.Применение предлагаемой стали вкачестве высокопрочного материалав условиях бурения нефтяных и газовыхскважин взамен известной обеспечиваетповышение механических свойств, особенно ударной вязкости при испытаниях как в атмосфере, так и и активных средах (водный раствор сероводорода). Выдержка в атмосфере сероводорода известной стали приводит к резкому снижению прочности и ударной вязкосТаблица Содержание элементов, мас.Е1 ы Сталь Мо Т А 9 Ч Се Ид Ч Са Прелла"гаемая 0,003 17,0 2,0 1,40 0,80 - 0,001 0,005 0,005 0,05 0102 1816 2156 1 э 54 Овб 8 Оф 0035 Оэ 006 0007 Оэ 06 0,05 20,0 3,0 1,70 0,6 -0,008 0,01 0,008 0,07 ИзвестОв 04 198 2 ь 82 1 т 43 Оь 38 ная Т а б л и ц а 2 Механические свойства Сталь Предлагаемая 1180-1220 64-67 1 ф 2-1 ьЗ 25-26 1270-1320 1280-1330 1270-1320 1180-1230 63-66 1, 1-1,2 26,5-27 1170 1220 62 65 10 1 э 2 26 ь 5 2815 Извест 1150-1200 60-63 0,8-1,0 24,5-26 1250-1300 ная ти, что является причиной хрупкого разрушения тел качения и выхода из строя долота. Выдержка предлагаемой стали в среде сероводорода не приводит к существенному изменению проч ностных и пластических свойств.Сочетание высоких прочностных и пластических свойств, уменьшение разброса механических характеристик от образца к образцу обеспечивает повышение надежности и служебных характеристик. Натурные испытания показали, что ресурс работы полота при изготовлении тел качения из предлагаемой стали увеличивается приблизительно на 10-157.Полученный комплекс свойств позволяет применить предлагаемую сталь для изготовления тел качения шарошечных долот, эксплуатируемых при повышенных температурах (200-400 С), давлениях (1000 атм), в активных средах.Таблица 3 Сталь Предлагаемая 2050-2150 Т а б л и ц а 4 Сталь й ц,МПа 9, Е КСП НЕС Предлагаемая Известная 1860-1960 Составитель В.БростремРедактор И.Николайчук Техред О,Неце Корректор В,Гирняк Заказ 6009/20 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб д. 4/5