一种高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法及钻铤材料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112430710A(43)申请公布日2021.03.02(21)申请号202011211849.5C21D9/46(2006.01)(22)申请日2020.11.03C21D10/00(2006.01)C22C38/02(2006.01)(71)申请人中国地质大学（北京）C22C38/04(2006.01)地址100089北京市海淀区学院路29号C22C38/44(2006.01)(72)发明人秦文波王天伦黄飞舒登峰C22C38/58(2006.01)岳文王成彪E21B17/00(2006.01)(74)专利代理机构上海微策知识产权代理事务所(普通合伙)31333代理人李萍(51)Int.Cl.C21D1/00(2006.01)C21D1/26(2006.01)C21D6/00(2006.01)C21D8/02(2006.01)C21D9/00(2006.01)权利要求书1页说明书8页(54)发明名称一种高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法及钻铤材料(57)摘要本发明涉及钻铤材料强化领域，更具体地，本发明涉及一种高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法及钻铤材料。本发明采用冷轧、不完全再结晶退火以及表面纳米化相结合的方法制备出具有表面超细纳米晶层、纳米孪晶、微米再结晶、残留拉长变形粗晶相混合的异质层状结构不锈钢，表面超细纳米晶层可有效提高其防腐蚀性能，并且可有效提高不锈钢表面光洁度，硬质的纳米孪晶能够有效提高不锈钢强度，软质的微米再结晶及残留拉长变形粗晶保证了材料的塑性，大量的软硬界面可以有效地协调变形，通过背应力形式进一步提高材料的强度与塑性，并且可满足在苛刻条件下的力学性能要求，使得在具有高力学性能的同时，具有好的耐腐蚀性。CN112430710ACN112430710A权利要求书1/1页1.一种高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，包括：对不锈钢依次经过固溶处理、冷轧处理、不完全再结晶退火处理和表面纳米化处理，得到异构组织钻铤材料。2.根据权利要求1所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，所述固溶处理中，将不锈钢在850～1150℃保温20～600min，空冷至室温，得到奥氏体组织，所述奥氏体组织的平均晶粒尺寸为30～130μm。3.根据权利要求1所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，所述冷轧处理中，冷轧总下压量为60～85％，冷轧速度≤12m/min。4.根据权利要求1所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，所述不完全再结晶退火处理中，退火温度为700～900℃，退火时间为5～60min。5.根据权利要求1所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，所述表面纳米化处理后，形成10～45μm厚的表面超细纳米晶层。6.根据权利要求4所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，所述表面纳米化处理中，表面纳米化处理时间为30～360min，表面纳米化次数≥36690次/m2。7.根据权利要求1所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，所述表面纳米化处理的方法选自表面机械研磨处理、表面机械碾磨处理、表面机械滚压处理、超声冲击表面处理、旋转加速喷丸处理中的一种。8.根据权利要求1～7任意一项所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，所述异构组织钻铤材料的结构为异质层状结构，所述异质层状结构包括条带状聚集的再结晶晶粒，细化的超细晶、纳米晶、纳米孪晶，和拉长变形的粗晶。9.根据权利要求8所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法，其特征在于，条带状聚集的再结晶的体积分数一般在10～60％，平均晶粒尺寸为1～8μm，纳米孪晶的体积分数在5～20％，纳米晶体积分数在15～55％，拉长变形粗晶体积分数在5～15％。10.一种异构组织钻铤材料，其特征在于，根据权利要求1～9任意一项所述的高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法制备得到。2CN112430710A说明书1/8页一种高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法及钻铤材料技术领域[0001]本发明涉及钻铤材料强化领域，更具体地，本发明涉及一种高强、高韧异构组织钻铤材料的制备方法及钻铤材料。背景技术[0002]随着油气资源勘探开发的战略需求，深井、超深井及特超深井钻井技术是实现勘探和开发深部地层油气资源的保障，深层超深层油气勘探与开发对钻探机具用材料的服役性能提出了更高的要求，如对钻探机具的磨损(不同岩层特性引起)、疲劳断裂(扭转、受压、离心力、动载等)、腐蚀(应力腐蚀破裂、晶间腐蚀、均匀腐蚀、电化学腐蚀、风蚀、冲蚀、裂缝腐蚀等)等性能带来更大的挑战。深层超深层油气钻探过程中钻铤是钻柱的重要组成部分，用于提供