本文主要通過拉伸試驗機系統(tǒng)的研究高強度鉆桿鋼G105、S135和超高強度鉆桿鋼V150、U165在不同加載速率下的拉伸性能和斷裂韌性,同時用SEM及TEM研究了鉆桿鋼的顯微組織及斷口形貌,綜合分析這四種鉆桿鋼的力學斷裂機理以及微觀顯微組織,為設計鉆桿鋼力學性能提供依據(jù)。四種高級強度鉆桿鋼的顯微組織均為回火索氏體,其中超高強度鉆桿鋼U165和V150晶粒極其細小。超高強度鋼級U165和V150碳化物顆粒主要為（Cr,Fe）23C6,主要特征為彌散分布在原奧氏體晶界,但并不連續(xù),因此對鉆桿性能的有害性有限。四種鋼級的硬度由大到小的排序為,U165>V150>S135>G105,這主要是由材料組織晶粒度決定。對于四種鋼,隨著鋼級提高,材料的抗拉強度增加速率低于屈服強度,屈服點應變與屈服強度呈現(xiàn)出正相關性,抗拉強度點應變和抗拉強度呈現(xiàn)出負相關性。G105、S135、V150鉆桿鋼的總伸長率隨鋼級增大總體呈下降趨勢,但U165的伸長率有略有增加,且靜力韌度最高,表明超高強度鉆桿鋼U165具有優(yōu)良的綜合拉伸性能。加載速率的升高,四種鋼的屈服強度單調增加,但增加速率逐漸降低,尤其是... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

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技術路線

西安石油大學碩士學位論文12圖2-2鉆桿鋼的金相顯微組織（a）G105鋼；（b）S135鋼；（c）V150鋼；（d）U165鋼2.3.3掃描電鏡顯微組織分析由于金相顯微鏡分析不出確定超高強度鉆桿的顯微組織，也不能觀察超高強度鉆桿鋼中碳化物的形貌和分布，而碳化物形貌和分布對最終確定組織構成具有決定性的作用，掃描電鏡可以解決這個問題，本試驗選用JSM-6390型號掃描電鏡。由于本文所研究的V150和U165兩種超高強度鉆桿鋼的微觀組織均十分細小，一般顯微鏡識別不了組織形貌，也確定不了組織構成。為了觀察組織，利用SEM將組織放大至10000倍，如圖2-3（a）和（b）為鉆桿鋼V150和U165的SEM組織圖片。分析可知U165鉆桿鋼的晶粒度約為14級，大小約為2-3μm，V150鉆桿鋼的晶粒度等級比U165鉆桿鋼略小一點，兩種鋼晶粒度基本一致，約為13級，S135晶粒度大致為11級左右，G105鋼的晶粒度相對最低，大致為9級。從圖2-3（a）和（b）中還發(fā)現(xiàn)V150、U165鋼組織具有許多連續(xù)或斷續(xù)分布的淺色相，構成一個近似橢圓形邊框，兩者在尺寸大小上有差異，分析認為這和該鋼的原奧氏體尺寸是對應的，顯然更高強度的U165鋼的具有更小的原奧氏體尺寸，圖2-3（b）中虛線約為4～5μm，平均約為4.5μm。同時發(fā)現(xiàn)圖2-3（a）和（b）中原奧氏體晶界的碳化物長度較大，分析認為分布于晶界的連續(xù)強化相對材料力學性能是有害的，材料在拉伸過程中容易從連續(xù)分布的強化相處發(fā)生解離，因此會極大降低材料力學性能。又因為

西安石油大學碩士學位論文14得該鋼滿足超高強度鋼的性能指標要求。圖2-3鉆桿鋼的SEM和TEM(a)V150鋼SEM；(b)U165鋼SEM；(c)V150鋼TEM；(d)U165鋼TEM2.3.5超高強度鋼中碳化物的確定（1）利用XRD確定碳化物構成超高強度鋼的強度很好，這與材料中的碳化物是密不可分的，本研究采用XRD方法確定材料的中的碳化物構成，經(jīng)過多臺不同廠家的XRD設備均沒有檢測到碳化物，如圖2-4是U165鋼的XRD檢測圖，可以看出只檢測到鐵素體，沒有檢測到其他構成，但如圖2-3SEM和TEM的碳化物能夠觀察得十分清楚，在如圖2-3（a）和（b）的SEM圖片中呈現(xiàn)為白色顆粒，在圖（c）和（d）的TEM圖片中呈黑色顆粒，因此認定該方法不適合確定超高強度鋼中碳化物種類，可能歸因于碳化顆粒偏小，或總量不足夠多所致。圖2-4利用XRD檢測U165中碳化物構成

【參考文獻】：
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