钢铁材料与石油天然气开发及井下

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1、钢铁材料与石油天然气开发及井下工具用钢李春福西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室目录0预备知识1、钢铁材料基础知识与现代钢铁材料2、石油天然气与钢铁材料-石油天然气用钢3、先进钢铁材料4、石油天然气发展中的材料科学问题及解决前景5、石油钻采工具与设计选材0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识0、预备知识一、钢铁材料基础知识与现代钢铁材料1.1

2、钢铁材料基础知识钢铁材料通常是指铁碳合金，按含碳量的大小分类：含碳量(质量分数)大于2％的为生铁；含碳量(质量分数)小于2％的为钢。含碳量(质量分数)小于0．04％的为工业纯铁。按化学成分可将生铁分为：普通生铁和特种生铁（包括天然合金生铁和铁合金）生铁按用途可将生铁分为：炼钢用生铁和铸造用生铁；碳的含量超过2%（一般是2.5～3.5％）的铁碳合金称为铸铁。铸铁一般用铸造生铁经冲天炉等设备重熔，用于浇注机械零件。按断口颜色一般可以把铸铁分为：灰铸铁、白口铸铁和麻口铸铁。按化学成分一般可以把铸铁分为：普通铸铁和合金铸铁。按生产工艺和组织性能可以把铸铁分为：普通灰铸铁

3、、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特殊性能铸铁。分类方法分类名称说明1．按断口颜色分(1)灰铸铁这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中。(2)白口铸铁白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁。(3)麻口铸铁麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用。2．按化学成分分(1)普通铸铁是指不

4、含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。(2)合金铸铁是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁。3．按生产方法和组织性能分(1)普通灰铸铁参见“灰铸铁”。(2)孕育铸铁这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件。(3)可锻铸铁可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件。

5、(4)球墨铸铁简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛。(5)特殊性能铸铁这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛。一、钢铁材料基础知识与现代钢铁材料1.1钢铁材料基础知识钢的定义：钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.06%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）；在实际生产中，钢往往根

6、据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等，称为合金钢。钢的分类:化学成分分类-碳素钢，合金钢，微合金钢、低合金钢（合金含量小于5%），中合金钢（5-10%），高合金钢（大于10%）；Cr钢，Mn钢等，纯净钢，超级纯净钢等用途分类：建筑用钢，结构钢、工具钢（碳素工具钢，合金工具钢，高速工具钢），轴承钢，模具钢（冷作和热作模具钢）不锈钢（F/A/M/A+M双相不锈钢）超纯不锈钢等按照晶粒尺度分类，常规晶粒（GB）、细晶粒钢和超细晶粒钢按照制备及使用方式，热轧钢冷轧钢，相变诱发塑性钢TRIP钢、TWIP孪生诱发塑性钢以及易切削钢等钢一、钢铁材料基础知识与现

7、代钢铁材料钢的冶炼与轧制冶炼与精炼（二次精炼、特种冶炼包括真空、重熔、离子轰击，VOD等）钢的成型与控制：热轧与冷轧，热挤压与冷挤压，控制轧制控制冷却，TMCP热机械处理(Thermo-MechanicalControlProcess)等钢的常规化学和表面热处理：热处理定义：将钢材加热到高温临界点以上使其奥氏体化后，然后冷却的工艺过程钢的退火：将钢材加热到高温临界点以上使其奥氏体化后，然后通过炉冷或者缓慢冷却的工艺过程正火：将钢材加热到高温临界点以上使其奥氏体化后，然后在空气中冷却的工艺过程淬火和回火：将钢材加热到高温临界点以上使其奥氏体化后，然后快速冷却的工艺

8、过程较淬火，淬火后在加热