回火温度对20crmo钢组织性能的影响

来源:金属热处理标准应用手册作者:樊东黎

文档介绍:
22016016 年 5 月·第 39 卷第 5 期
试验与研究
回火温度对 20CrMo 钢组织性能的影响
李博文, 张骁勇, 荆瑞
(西安石油大学材料科学与工程学院, 西安 710065)
摘要: 研究了镦锻式空心抽油杆用 20CrMo 钢经过二次淬火后在不同回火温度下的组织和性能
变化规律。结果表明, 随着回火温度的升高, 材料的抗拉强度、屈服强度等强度指标呈现下降趋
势, 材料的断后伸长率、断面收缩率等塑性指标呈现上升趋势, 但均高于原始材料的性能。对
20CrMo 钢进行二次淬火加高温回火后可得到回火索氏体组织, 具备较高的强韧性, 可推荐作为超
高强度空心抽油杆的开发工艺。
关键词: 空心抽油杆; 二次淬火; 20CrMo; 组织; 性能
中图分类号: TE973.1 文献标志码: B DOI: 10.19291/ki.1001-3938.2016.05.002
Influence of Tempering Temperature on Microstructure and
Properties of 20CrMo
L(来源:淘豆网[])I Bowen, ZHANG Xiaoyong, JING Rui
(School of Materials Science and Engineering , Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China)
Abstract: The microstructure and properties change rules of 20CrMo steel used for upsetting type hollow sucker rod under
different tempering temperature after the secondary quenching process were investigated. The results showed that with the
increase of tempering temperature, the strength indexes such as tensile st(来源:淘豆网[])rength, yield strength present a downward trend, and
the plasticity indexes such as elongation after fracture and impact toughness increase, and higher than that of material under
initial state. It can obtain tempered sorbite structure with better strength and impact toughness of 20CrMo steel after the
secondary quenching and high temperature tempering process, and this process can be mended as an development
process of ultra-high strength (来源:淘豆网[])hollow sucker rod.
Key words: hollow sucker rod; secondary quenching; 20CrMo; microstructure; properties
抽油杆是有杆泵采油系统中的主要部件之杆的失效就多发生在镦粗段, 因此提高镦粗段的
一, 其作用是将地面抽油机输出的能量传递给井强韧性, 对空心抽油杆的生产和应用有重要的意
底的抽油泵和把井下的原油提升到地面[1- 4]。空义。本研究就空心抽油杆制造过程中的淬火工艺
心抽油杆由于其中空的特殊结构可以在传递载荷进行了探讨, 通过改变不同原始组织形态研究对
的同时完成采出或向井下注入等相关作业, 因而空心抽油杆 20CrMo 钢强韧性的影响。
在油田开发中得到了广泛应用, 具有广阔的应用
前景。近年来, 随着边际油田(稠油区块、高含蜡 1 试验材料与方法
区块等)的规模开发, 可通过空心抽油杆向井内
注入热蒸汽、热水或热油、降粘剂和防腐剂, 能 1.1(来源:淘豆网[]) 试验材料
有效地降低开采难度, 可以增加分层开采计量层本次研究选用试验材料为国内某油田生产镦
数[5-9]。目前国内常用的空心抽油杆两端接箍段锻式空心抽油杆用 20CrMo 钢, 其主要化学成分
均采用热镦锻工艺进行加工[10], 而目前空心抽油见表1, 供货态力学性能见表 2。
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2016 年 5 月·第 39 卷第 5 期焊管
表 1 20CrMo 钢的主要化学成分% 高, 呈现下降趋势, 但均高于供货态材料的强
w(C) w(Mn) w(P) w(S) w(Si) w(Cr) w(Mo) 度; 断后伸长率和断面收缩率随回火温度的升
0.21 0.54 0.032 0.003 0.32 0.99 0.20 高, 呈现上升的规律, 较原材料和未回火态均有
一定程度的提高。
表 2 20CrMo 钢供货态力学性能
表 3 不同回火温度下试验钢的拉伸性能测试结果
Rp 0.2 /MPa Rm /MPa A/% CV/J(10 ℃) HV10(来源:淘豆网[])
回火温度/℃ R /MPa R /MPa A/% Z/% HV
725 910 11 40 205 p0.2 m 10
0 1 226 1 374 9 54 266
650 748 812 16 76 212
1.2 试验方法
600 847 918 15 73 220
采用 ZTY-40-20 箱式电阻炉进行热处理试 550 965 1 002 12 70 249
验, 将 20CrMo 钢加热到 900 ℃保温 8 min, 再水 500 1 016 1 079 11 66 254
冷至室温, 反复两次; 再将四组 20CrMo 钢分别
加热到 500 ℃、 550 ℃、 600 ℃、 650 ℃进行回火
处理, 保温时间为 30 min, 热处理工艺如图 1 所
示。拉伸和冲击试样均为横向取样。拉伸试样原
始尺寸为

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