新型抽油杆用钢组织细化及强化机理研究

论文摘要

抽油杆是油田深井汲油的重要部件,现在的抽油杆钢都是热处理钢,通常含有贵重的合金元素,生产成本高,并且热处理过程中容易造成废品,浪费能源,因此油田行业迫切期望新型抽油杆用钢工艺的开发。实验研究的目的在于弄清试验钢在轧制变形过程中的组织演变规律,提供试验钢的临界点和静态以及动态CCT曲线,分析第二相的形成机制,提出试验钢在热变形过程中的组织演变规律及强韧化机理。研究结果如下:通过实验数据得到静态与动态CCT曲线,曲线都比较平稳,整个图形都可划分为铁素体+珠光体区两大部分,变形后过冷奥氏体的铁素体转变区扩大。在实验中得到静态与动态的临界温度Ar3、Ar1和转变结束温度。形变可以诱导提高转变开始温度,但对转变终了温度基本没有影响。随着冷却速度的不断增大,静态与动态不同冷速下铁素体转变温度范围的临界值Ar3和Ar1都在不断的降低。动态显微组织与静态显微组织相比,由于形变的影响会导致铁素体产生形变或者是形成变形带,动态显微组织晶粒要比静态显微组织晶粒细小。最终得出的最佳工艺是700℃时以5℃/s的冷却速度冷却、10s-1的变形速率进行冷却、变形,此时得到的组织为均匀细小的铁素体+退化的珠光体,并最终得到实验钢金属塑性变形抗力数学模型,为中碳抽油杆用钢的轧制力能参数计算提供了理论依据。珠光体的球化需要一个比较长的扩散过程,高的应变速率不能满足时间的要求。在低应变速率下,有足够的时间球化,而且由于铁素体的析出,奥氏体晶界处的碳形成了很高的浓度梯度。由于形变所作用的时间长,碳在奥氏体内得到了充分扩散,有利于珠光体片层球化过程的加速。在不断冷却的过程中,开始出现铁素体和渗碳体。铁素体的含碳量很低,而且碳在铁素体中的扩散速度远远大于其在渗碳体中的扩散速度,所以很容易在铁素体和渗碳体的边界上析出,直接形成球化的渗碳体。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 国内外的研究情况及发展趋势
• 1.1.1 国内外的研究情况
• 1.1.2 发展趋势
• 1.2 钢的主要强韧化机制及晶粒细化
• 1.2.1 钢的主要强韧化机制
• 1.2.2 各种强化机制和成分对强度和韧性的影响
• 1.2.3 铁素体晶粒的细化方法
• 1.3 晶粒尺寸的细化程度分级
• 1.4 形变过程中奥氏体组织的影响机制
• 1.4.1 奥氏体再结晶区的晶粒细化
• 1.4.2 奥氏体部分再结晶区的晶粒细化
• 1.4.3 奥氏体未再结晶区的晶粒细化
• 1.5 形变诱导铁素体相变（DIFT）的影响因素
• 1.5.1 形变温度的影响
• 1.5.2 应变速率的影响
• 1.6 研究内容
• 2 中碳钢连续冷却相变及不同冷速对临界点的影响
• 2.1 实验材料与主要实验设备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 主要实验设备
• 2.1.3 实验方案
• 2.2 CCT 曲线及显微组织分析
• 2.2.1 静态CCT 曲线及显微组织分析
• 2.2.2 动态CCT 曲线及显微组织分析
• 2.3 小结
• 3 形变工艺参数对形变诱导铁素体相变的影响
• 3.1 实验方案
• 3.2 形变速率对形变诱导铁素体相变的影响
• 3.3 形变温度对形变诱导铁素体相变的影响
• 3.4 小结
• 4 金属塑性变形抗力模型研究
• 4.1 热轧工艺参数对变形抗力的影响
• 4.2 金属塑性变形抗力数学模型的建立
• 4.3 小结
• 5 中碳钢碳化物直接球化的研究
• 5.1 碳化物球化过程
• 5.2 碳化物机理研究
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 中碳钢变形抗力数据
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集