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無(wú)磁鉆鋌是當(dāng)今油氣田鉆采裝備重要組成部分,其作用是為鉆頭提供鉆進(jìn)壓力及提高鉆柱剛度,同時(shí)為隨鉆測(cè)量裝置提供必要的磁屏蔽環(huán)境,以保證深度鉆探的垂直精度。目前無(wú)磁鉆鋌用材料主要為Cr-Mn-N奧氏體不銹鋼。通過(guò)固溶較高含量的N元素和足夠的形變強(qiáng)化加工過(guò)程,能夠在不損害塑韌性的情況下明顯提高奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能,同時(shí)顯著提高耐蝕性。另外,由于N是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體的元素,因此以N代Ni可以顯著降低原材料成本。由于材料成分,尤其是C、N元素含量對(duì)高氮奧氏體不銹鋼中碳氮化物的析出規(guī)律有較大的影響,因此對(duì)無(wú)磁鉆鋌用0Cr19Mn21Ni2N奧氏體不銹鋼中碳氮化物的析出規(guī)律和機(jī)制研究對(duì)實(shí)際熱加工過(guò)程具有重要的意義。 試驗(yàn)用材料0Cr19Mn21Ni2N采用50kg加壓感應(yīng)爐冶煉成鋼錠,鍛成40mm×40mm方棒,為保證鍛后為奧氏體組織,鍛前在1200℃保溫2h,開(kāi)鍛溫度1150℃,終鍛溫度1050℃。再切取10mm×10mm×10mm金相預(yù)磨試樣,其化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%):C0.06,Mn21.67,Cr19.40,Ni2.14,Mo0.68,N0.74,Si0.22,P0.0085,S0.012。 為防止試樣在高溫固溶處理過(guò)程中發(fā)生氧化和脫碳,將試樣密封在充滿(mǎn)氬氣的石英玻璃管內(nèi)進(jìn)行1150℃×30min固溶處理。由于在TTP曲線(xiàn)中發(fā)現(xiàn)析出的鼻尖溫度在800℃左右,因此選擇在800℃進(jìn)行等溫時(shí)效,保溫10~240min后水冷。 通過(guò)Thermo-Calc軟件對(duì)該鋼的平衡相圖以及在800℃下各相的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)OlympusGX51型光學(xué)顯微鏡對(duì)析出相顯微組織進(jìn)行觀察。然后通過(guò)日立S4300型掃描電鏡對(duì)析出相形態(tài)進(jìn)行觀察及能譜分析。為了對(duì)析出相類(lèi)型進(jìn)行確認(rèn),用電解雙噴減薄法制備薄膜試樣,通過(guò)透射電鏡確認(rèn)析出相類(lèi)型。
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