Повышение конструкционной прочности низкоуглеродистых системнолегированных сталей для утяжеленных бурильных труб

Объект исследования – низкоуглеродистые системнолегированные безникелевые стали.Цель работы – разработка, исследование и внедрение безникелевой низкоуглеродистой системнолегированной стали, способной приобретать мартенситную или бейнитно-мартенситную структуру при естественном охлаждении на спокойном воздухе изделий больших сечений.Использованы фотоэлектрический спектральный и дилатометрический методы анализа, световая и электронная микроскопия, металлография, фрактография, дюрометрия, испытания на одноосное растяжение и ударную вязкость.Оборудование: спектрометр «Spectro»; инвертированный микроскоп «Meiji Techno Co, LTD» IM 7200; световые микроскопы Olympus GX-51 и МПБ-2; световой стереомикроскоп Olympus SZX-16; сканирующий электронный микроскоп Hitachi S3400-N; дилатометр «Linseiss RITA L78»; твердомеры ТБП-5013 и ТР 5006; микротвердомер ПМТ-3; разрывная машина Inspekt 250; маятниковый копер 2130КМ-0,3.Показана возможность упрочнения стали 12Х3Г2МФС в процессе охлаждения с деформационного нагрева на спокойном воздухе до твердости 380-400 НВ в сечениях до 280 мм; определены эффективные режимы термообработки, позволяющие обеспечить требуемый комплекс механических характеристик; разработана и внедрена технология серийного производства утяжеленных бурильных труб из стали 12Х3Г2МФС с экономическим эффектом в размере 18 300 руб. на одно изделие за счет исключения операций предварительной механической обработки и закалки в жидкие среды.Научная новизна работы: экспериментально подтвержден принцип экономного системного легирования низкоуглеродистых сталей, обеспечивающий существенное повышение устойчивости переохлажденного аустенита; разработаны составы низкоуглеродистых безникелевых сталей с высокой устойчивостью переохлажденного аустенита, обеспечивающие требуемый уровень прокаливаемости и конструкционной прочности при термическом упрочнении без использования жидких закалочных сред; установлены критические точки и закономерности фазовых превращений, формирования структуры и механических свойств стали 12Х3Г2МФС после охлаждения из аустенитной области и из МКИТ. Области применения: металлургическая и машиностроительная промышленность, производство труб крупных сечений.