37CrMnMo热处理工艺参数研究与优化

发布时间：2017-04-08 01:23

  本文关键词：37CrMnMo热处理工艺参数研究与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：37CrMnMo是一种热加工性能优异的中碳合金钢,具有良好的淬透性和回火稳定性,经热处理后具有较高的强度和韧性,在石油钻具等方面得到了广泛的应用,该产品往往需要在复杂的工况条件下工作,需承受各种复杂的交变载荷,要求其具有良好的抗扭和抗冲击等力学性能。本文研究了常规热处理工艺和深冷处理工艺对钻具材料37CrMnMo的组织及力学性能的影响。首先通过正交试验建立淬火温度、淬火保温时间、回火温度和回火保温时间与力学性能之间的回归方程,由回归方程结合石油钻具力学性能要求推算出最优热处理工艺参数为淬火温度890℃、淬火保温时间50min、回火温度580℃、回火保温时间60min,调质处理后材料微观组织为晶粒细小、分布均匀、排列紧密的具有马氏体位向的回火索氏体,基体上弥散析出细小的碳化物;材料力学性能为扭转强度951.9MPa、冲击功51.0J、宏观硬度37.9HRC、抗拉强度1218.9MPa、屈服强度1161.1MPa,较石油钻具力学性能要求有很大提高。其次研究了深冷保温时间和深冷次数对37CrMnMo钢组织及力学性能的影响规律,并对比调质处理和深冷处理后材料的组织和力学性能。结果表明:随着深冷保温时间的增加,粗大碳化物先减少后增加,微细碳化物先增加后基本不变,深冷保温时间为16h时,粗大块状碳化物转变为细小的趋于球状的碳化物,弥散析出的微细碳化物数量最多且分布最为均匀;深冷次数为3次时,晶粒尺寸均匀且细化,组织致密,基体内和晶界上弥散析出微细碳化物数量最多,较大的块状碳化物转变为较小的趋于球状的碳化物,且分布更加均匀。深冷保温时间和深冷次数对37CrMnMo钢的冲击韧性影响最大,深冷4h时材料冲击功为80J,较调质处理提高了56.9%,深冷3次时,材料冲击韧性最好,其冲击功为88.2J,较调质处理提高了72.9%;深冷保温时间和深冷次数对扭转强度、硬度、抗拉强度和屈服强度的影响均不大。最后探索了37CrMnMo钢的深冷强化机理,研究结果表明:深冷处理时极大的过冷度促使残留奥氏体向马氏体转变,同时在液氮温度下材料晶格收缩迫使微细碳化物的析出,促进晶粒细化;较大碳化物碎化产生细小碳化物,低温下碳原子和合金元素聚集在深冷降温时产生的位错和空位等缺陷附近,随后向室温恢复时形成大量的微细碳化物;微细碳化物温度回升时会在缺陷、晶界处扩散、聚集并长大形成较大的碳化物。
【关键词】：37CrMnMo 石油钻具 深冷处理 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG161
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 37CrMn Mo钢及热处理概述12-14
• 1.1.1 力学性能12
• 1.1.2 37CrMnMo钢典型应用12-13
• 1.1.3 37CrMnMo钢热处理机理13-14
• 1.1.4 其他热处理工艺14
• 1.2 深冷处理14-20
• 1.2.1 深冷处理发展概况14-16
• 1.2.2 深冷处理特点16
• 1.2.3 深冷处理工艺参数研究16-19
• 1.2.4 结构钢深冷处理的研究现状19-20
• 1.3 论文研究意义和内容20-21
• 1.3.1 研究意义20
• 1.3.2 研究内容20-21
• 第二章 实验方案与分析方法21-26
• 2.1 实验材料21-22
• 2.2 实验仪器与设备22
• 2.3 实验方案22-24
• 2.3.1 37CrMnMo钢深冷处理预实验22
• 2.3.2 常规热处理方案22-23
• 2.3.3 深冷处理方案23-24
• 2.4 分析检测方法24-26
• 2.4.1 微观组织分析24
• 2.4.2 力学性能测试24-26
• 第三章 37CrMnMo钢常规热处理工艺研究与优化26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 力学性能测试结果26
• 3.3 数据分析26-34
• 3.3.1 极差分析27-30
• 3.3.2 方差分析30-33
• 3.3.3 回归分析33-34
• 3.4 热处理工艺优化后的组织及性能34-36
• 3.4.1 热处理工艺优化后的显微组织35
• 3.4.2 热处理工艺优化后的力学性能35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 37CrMnMo钢深冷处理工艺研究37-56
• 4.1 引言37-38
• 4.2 深冷保温时间对 37CrMn Mo钢组织及性能的影响38-45
• 4.2.1 深冷保温时间对 37CrMnMo钢组织的影响38-40
• 4.2.2 深冷保温时间对 37CrMnMo钢力学性能的影响40-45
• 4.3 深冷次数对 37CrMn Mo钢组织及性能的影响45-51
• 4.3.1 深冷次数对 37CrMnMo钢组织的影响45-46
• 4.3.2 深冷次数对 37CrMnMo钢力学性能的影响46-51
• 4.4 断口分析51-54
• 4.4.1 扭转断口分析51-53
• 4.4.2 冲击断口分析53-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第五章 37CrMnMo钢深冷处理机理探讨56-59
• 5.1 引言56
• 5.2 微细碳化物析出机理56-57
• 5.3 组织细化机理57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 总结59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果66-67
• 致谢67-68

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