提高石油钻机链条寿命的研究

本文是我们参加某部基础件攻关中关于提高石油钴机(2″×2)传动链条寿命课题的小结。通过对目前处于高速、强力钻井和开式润滑情况下2″×2传动链条销轴断裂失效分析,认为要解决销轴断裂问题,应以提高疲劳强度为主,兼顾其耐磨性.根据这个原则拟定的20CrMnMo钢860℃三期碳氮共渗B工艺,达到了部下达的80年攻关指标,即一盘2″×2传动链条打一口3000米井、不断销及累计使用时间超过2000小时的要求,并且在由碳氮共渗B工艺制成的销轴与其他材料、工艺的销轴组装成的混装链中未发生断销.由此说明,针对销轴的失效特点,采用相适应的热处理加表面强化的综合强化工艺,是发挥现有材料强度潜力,解决国产石油钻机链条销轴早期断裂问题,提高销轴寿命的有效途径之一.     

渗硼对钢材机械性能的影响

本文研究了固体渗硼对钢材(20CrMo,45,T8及 GCr15)机械性能的影响。渗硼后得到Fe_2B或 FeB Fe_2B渗硼层。本研究进行了渗硼试样的拉伸、多次冲击以及旋转弯曲疲劳试验,并与未渗硼试样进行比较。其结果为:(1)对于低碳合金钢(20CrNiMo、20CrMo),渗碳对拉伸强度及多次冲击抗力的影响很小,韧性有所下降;渗硼后进行淬火及低温回火处理,使强度及韧性均下降。(2)对中碳结构钢(45),渗硼对拉伸强度及多冲抗力影响也很小,韧性也有所下降。渗硼后经淬火高温回火,刚拉伸强度有所增加,塑性稍有下降。若渗硼后再经淬火及低温回火,拉伸强度及塑性均有显著降低。45钢渗硼后,疲劳强度提高,单相时提高更多。(3)对于高碳工具钢T8及滚动轴承钢GCr15,渗硼后拉伸强度及塑性均下降,后者下降幅度更大;多冲抗力也有所下降。     

碳含量对渗硼过程影响的试验研究

本文通过对渗硼机理的研究，认为碳是影响渗硼的主要因素之一。在此基础上，通过试验确定当碳含量为0．35～0．45％时，其硼层质量较好。对低碳钢可采用预渗碳—渗硼工艺，而对高碳钢则可采用预脱碳—渗硼工艺。     

工艺因素对硼铝稀土共渗层的影响研究

本文对工具钢进行硼铝共渗,硼铝共渗工艺参数对渗层厚度、金相组织及性能的影响进行了研究。试验研究采用了正交试验分析法。结果表明,对硼铝共渗影响的主要因素是加热温度和保温时间。经硼铝共渗机理分析,稀土在硼铝共渗过程中提高了硼和铝的活性,从而使表面含硼、铝量得到提高。     

链条断裂原因分析

寿命期内的链条在某系统中工作一段时间后发生断裂故障.通过对断裂零件(链条销轴)断口处进行宏观和微观观察、金相组织检查、表面质量检查、材质检验以及润滑脂检测等工作,确定了链条断裂的性质和原因.分析结果表明,链条的断裂故障为销轴的疲劳断裂,断裂的主要原因是由于销轴表面存在凹坑和划痕等原始材料缺陷,加之链板(链条中的一个受力零件)受力不均和链条加工质量不稳定等因素,最终综合导致链条断裂.     

金属模具表面稀土催化共晶渗硼组织及其性能

为了提高模具表面的磨损性能,采用稀土催化共晶渗硼工艺对45钢模具表面进行了处理,研究了不同稀土加入量对共晶渗硼层组织、渗硼层厚度、硬度梯度及其磨损性能的影响规律,分析了稀土活化催渗机理和材料磨损机制。结果表明:共晶渗硼层组织为硼化物与γ铁的混合物;稀土加入量为9%时共晶渗硼效果最佳,渗硼层厚度比传统固体渗硼层增加近1倍,渗硼层硬度显著提高且硬度梯度减小;稀土元素具有活化催渗硼原子、促进硬质相形成以及细化晶粒、强化晶界的作用;经稀土催化渗硼的试验材料两体磨损性能比传统固体渗硼材料提高约18%,且耐磨行程提高近12倍;试验材料磨损失效主要以显微切削为主;渗硼层厚度增大、硬度提高、硬度梯度减小是稀土催化共晶渗硼材料磨损性能得以提高的主要原因。     

渗硼对等温淬火球墨铸铁接触疲劳寿命的影响

提出了高韧性球墨铸铁 (ADI)在奥氏体温度下渗硼 ,然后等温淬火的复合处理工艺。渗硼采用自行研制的密封剂和渗硼剂 ,密封剂可以有效地覆盖渗硼罐 ,渗硼剂尤其适用于ADI渗硼。经复合处理工艺处理后可获得层深 70 μm ,组织为单相Fe2 B的渗硼层。与未经渗硼处理的相比 ,接触疲劳寿命可以提高 2 .6倍以上 ,为扩大ADI齿轮的应用范围提供试验依据     

Cr12钢表面渗硼层的摩擦磨损性能研究

为获得渗硼工艺参数对Cr12钢表面摩擦磨损性能的影响规律,采用浆料包渗法在Cr12钢表面制备渗硼层,对试样获得的渗硼层进行组织结构观察和摩擦磨损性能测试,研究供硼剂含量、渗硼温度及保温时间对渗硼层摩擦磨损性能的影响,并对试验结果进行分析讨论,结果表明:随着硼剂含量、渗硼时间和渗硼温度的增加,摩擦系数增大,耐磨性提高.     

中央链斗式提升机链条的结构强度

中央链斗式提升机采用特殊的牵引构件,具有提升高度更高、驱动功率小、维修方便等优点,符合高效节能的要求.通过对中央链斗式提升机中链条与销轴进行有限元分析,将链条的最大等效应力和销轴的最大剪切应力与材料的许用应力比较,保证中央链斗式提升机在运行过程中满足强度要求.     

W18Cr4V钢固体渗硼的试验研究

本文通过改变渗硼温度及渗剂中稀土的含量,试验研究W18Cr4V钢固体渗硼的可行性,测定W18Cr4V钢在不同的渗硼工艺下渗硼层的深度、显微硬度、耐磨性及脆性。研究了稀土在渗硼过程中的作用;分析了W18Cr4V钢中合金元素对渗硼的影响。     

稀土对硼铝共渗扩散系数的影响

采用双涂层膏剂法在４５钢试样上对稀土硼铝共渗和硼铝共渗进行比较研究。试验结果表明，稀土使硼铝共渗的扩散系数增加１．８４倍，扩散激活能降低１４５８．１９Ｊ／ｍｏｌ。     

粉末法低温渗硼

采用固体粉末法,对２０钢和４５钢进行渗硼处理。加热到５６０℃～７００℃,保温６h-10h,可以得到深度为１３μ～６５μ的渗硼层,试验结果表明,在相变点以下温度一定时间,可以达到渗硼的目的,渗硼层深度随保温温度提高有保温时间增加而加深。     

膏剂法快速渗硼的研究

本文作为膏剂法快速渗硼工艺的研究成果,在提高渗硼速度、降低渗剂成本和寻求一种具有优良密封性能的保护涂层等方面进行了实验研究。结果表明:有效地改进渗剂中的活化剂能大大地提高渗硼速度;在将渗剂中 B_3C 量降到10～20%的情况下能得到满意的渗硼效果,从而大大降低渗剂成本;在900～930℃处理30分钟就能获得具有实用厚度的渗层。工厂实际使用结果表明:用该法对容易产生变形的轴类零件进行渗硼强化,可提高寿命2～5倍。文中还对增强渗剂活性,提高渗速及获得良好保护层的途径进行了分析讨论。     

石油牙轮钻头滑动轴承的渗硼试验研究

本文介绍了两种不含BC的渗硼配方。用它对牙轮钻头滑动轴承进行渗硼时,可得到脆性较低的FeZB单相组织,渗层深0.12～0.17mm。文章在对渗硼前后施以不同热处理所得过渡区的组织进行分析的基础上提出:当牙轮内孔进行渗硼时,可采用具有一定过盈量的套圈进行先渗碳,后渗硼,正火处理后,压入牙轮内孔中。文章最后介绍了几种不同摩擦副的磨损试验情况,提出用牙轮内孔渗硼代替银锰合金与堆焊耐磨合金的牙爪轴颈构成摩擦副,从经济效果和使用性能上讲,都是适宜的。     

脱碳渗硼提高T10钢疲劳性能的研究

本文通过纯弯曲疲劳试验，测定了T10钢脱碳渗硼，一般渗硼和未渗硼试样的疲劳性能。结果表明：T10钢脱碳渗硼试样的疲劳强度最高，过负荷持久值最大，可见T10钢脱碳渗硼优于一般渗硼。通过扫描电镜分析了断口形貌，发现脱碳渗硼试样疲劳断口显示大量相之间二次裂纹，这对主裂纹的扩展起到缓冲作用，使疲劳寿命得到提高。     

多元渗硼层形态质量和抗蚀性的研究

通过对多元渗硼层形态、质量和抗蚀性的研究，从理论上和工艺上探索了单元渗硼易剥落的原因。经多次试验，证明多元渗硼层形态质量及抗蚀性都优于单元渗硼层．     

稀土元素对粉末渗硼渗层深度的影响

本文研究了不同稀土含量对粉末渗硼层深的影响。试验结果表明,粉末渗硼剂中加入稀土元素均有催渗作用,并存在一个起明显催渗作用的最佳值。本章分析了稀土含量对渗硼过程动力学及表层硬度的影响,对稀土催渗机理进行了探讨。     

45钢表面渗硼在夹具导引元件中的应用

分析了45钢表面渗硼的工艺及性能,特别将渗硼钻套在工厂进行了使用试验.试验结果表明45钢钻套工作表面渗硼的磨损量随加工件数的变化曲线基本上遵循机械零件磨损的一般规律,在相同工况条件下,45钢渗硼钻套的耐磨性是T9淬硬钻套的5.37倍,大大延长了导引元件的使用寿命.图3,表1,参5.     

Q235钢的直接电加热渗硼研究

通过Q235钢直接电加热洛硼工艺试验，研究了Q235钢渗硼层的生长规律、组织组成、渗层深度分布状态和硬度分布状态，并与其在电阻炉中加热作了比较。探讨了电磁场对渗硼深度的影响。结果发现：直接电加热可以充分发挥电磁场的化学催渗和物理催渗作用。提高渗层质量，加速渗硼过程，缩短渗硼周期。     

深层渗硼的研究及其热力学分析

本文介绍用正交试验法研究膏剂法深层渗硼,其保护方法以及温度、保温时间对一些钢种深层渗硼的影响,并对之进行了其渗硼反应的热力学分析。