新型马氏体不锈钢
阅读：386发布：2021-06-07
专利汇可以提供新型马氏体不锈钢专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及一种适用于钻岩机用 钢 杆的 马 氏体 不锈钢 。此外，本公开还涉及所述马氏体不锈钢的用途及其制造产品，特别是 钻杆 。，下面是新型马氏体不锈钢专利的具体信息内容。
1.一种马氏体不锈钢，所述马氏体不锈钢以重量％(wt％)计包含：
C 0.21至0.27；
Si 小于或等于0.7；
Mn 0.2至2.5；
P 小于或等于0.03；
S 小于或等于0.05；
Cr 11.9至14.0；
Ni 大于0.5至3.0；
Mo 0.4至1.5；
N 小于或等于0.060；
Cu 小于或等于1.2；
V 小于或等于0.06；
Nb 小于或等于0.03；
Al 小于或等于0.050；
Ti 小于或等于0.05；
余量的Fe和不可避免的杂质；
其中所述马氏体不锈钢包含大于或等于75％的马氏体相和小于或等于25％的残余奥氏体相，并且
其中所述马氏体不锈钢具有大于或等于14的PRE值；并且其中所述马氏体不锈钢的化学组成在舍弗勒图中形成的区域内，该图基于以下公式：
Cr当量＝Cr+Mo+1.5*Si+0.5*Nb(x轴)
Ni当量＝Ni+0.5*Mn+30*N+30*C(y轴)；
其中Cr、Mo、Si、Nb、Ni、Mn、N和C的值以重量％计；并且所述马氏体不锈钢的所述区域由以下坐标限定：
2.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢，其中所述马氏体不锈钢包含80％至95％的马氏体相和5％至20％的残余奥氏体相。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的马氏体不锈钢，其中Si的含量小于或等于0.4重量％。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中N的含量小于或等于0.035重量％。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中Cu的含量小于或等于0.8重量％。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中C的含量是0.21重量％至
0.26重量％。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中Cr的含量是12重量％至
13.8重量％。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中Mn的含量是0.3重量％至
2.4重量％。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中Ni的含量是大于0.5重量％至2.4重量％。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中Mo的含量是0.5重量％至
1.4重量％。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中所述化学组成在舍弗勒图中形成的区域内，并且其中所述区域由以下坐标限定：
12.根据权利要求1至10中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中所述化学组成在舍弗勒图中形成的区域内，并且其中所述区域由以下坐标限定：
13.根据权利要求1至10中的任一项所述的马氏体不锈钢，其中所述化学组成在舍弗勒图中形成的区域内，并且其中所述区域由以下坐标限定：
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的马氏体不锈钢用于制造钻杆的用途。
15.一种钻杆，所述钻杆包含根据权利要求1至13中的任一项所述的马氏体不锈钢。
新型马氏体不锈钢
技术领域
背景技术
[0002] 在岩石钻凿期间，冲击波和旋转从钻机经由一个或多个杆或管传递到配备硬质合金的钻头。钻杆经受严重的机械载荷以及腐蚀性环境。这特别适用于地下钻井，其中使用水作为冲洗介质并且其中环境通常是潮湿的。在应力最大的部件，即螺纹底部和螺纹间隙中，腐蚀特别严重。
[0003] 通常，低合金表面硬化钢用于钻孔应用。这种钢具有使用寿命较短的限制，这是由于动载荷和杆材料的耐腐蚀性不足而造成的腐蚀疲劳，其导致钻杆加速断裂。与钻杆有关的另一个问题是由于杆材料的磨损(即硬度不足)而导致钻杆磨耗和更换的速率，这对钻孔操作的总成本有直接的影响。与钻杆有关的另一个问题是杆材料的强度和韧性，特别是冲击韧性，即钻杆承受静态和动态载荷以及由钻岩引起的冲击载荷的能力。如果杆断裂，则可能需要相当长的时间才能将其从钻孔中取出。杆的断裂还可能干扰所计算的优化爆破的钻孔模式。与钻杆和钻头断裂有关的其它问题是对采矿和掘进设备(例如破碎机和筛子)的损坏。
[0004] WO0161064和WO2009008798都公开了用于钻岩的马氏体钢。尽管这些钢材将解决或减少上述腐蚀疲劳的问题，但是这些马氏体钢不具备在钻岩期间完全有效的足够高的冲击韧性。这将意味着由其制成的钻头组件在钻岩期间经受冲击载荷时将具有明显的易于断裂的风险，这可能导致与上述相同的后果。
[0005] CN 102586695和US 5714114都涉及马氏体钢。然而，其中公开的马氏体不锈钢被用于钻杆以外的其它应用。因此，其中公开的马氏体不锈钢的要求和重要机械性能与用于钻杆的马氏体不锈钢相比是不同的。
[0006] 因此，本公开的目的是解决和/或减少上述问题中的至少一个。特别地，本公开的一个方面是实现一种改进的马氏体钢组合物，其具有如下的微观结构，该微观结构使得可制造具有良好的耐腐蚀性和充分平衡且优化的机械性能从而导致使用寿命增加的钻杆。本公开的另一方面是实现一种可长期使用的有成本效益的钻孔组件。发明内容
[0007] 因此，本公开涉及一种马氏体不锈钢，其以重量％(wt％)计包含以下组分：
[0008] C 0.21至0.27；
[0009] Si 小于或等于0.7；
[0010] Mn 0.2至2.5；
[0011] P 小于或等于0.03；
[0012] S 小于或等于0.05；
[0013] Cr 11.9至14.0；
[0014] Ni 大于0.5至3.0；
[0015] Mo 0.4至1.5；
[0016] N 小于或等于0.060；
[0017] Cu 小于或等于1.2；
[0018] V 小于或等于0.06；
[0019] Nb 小于或等于0.03；
[0020] Al 小于或等于0.050；
[0021] Ti 小于或等于0.05；
[0022] 余量的Fe和不可避免的杂质；
[0023] 其中所述马氏体不锈钢包含大于或等于75％的马氏体相和小于或等于25％的残余奥氏体相，并且
[0024] 其中所述马氏体不锈钢具有大于或等于14的PRE值(耐点蚀当量值)，所述PRE值是通过以下公式PRE＝Cr+3.3*Mo来计算的，其中Cr和Mo对应于以重量百分比(重量％)计的元素含量；并且
[0025] 其中所述马氏体不锈钢的化学组成在舍弗勒图(Schaeffler diagram)中形成的区域内，该图基于以下公式：
[0026] Cr当量＝Cr+Mo+1.5*Si+0.5*Nb(x轴)
[0027] Ni当量＝Ni+0.5*Mn+30*N+30*C(y轴)；
[0028] 其中Cr、Mo、Si、Nb、Ni、Mn、N和C的值以重量％计；并且所述马氏体不锈钢的所述区域由以下坐标限定：
[0029]
[0030] 如上文或下文所定义的马氏体不锈钢因此具有含有残余奥氏体的硬化和回火的马氏体微观结构，这意味着所述马氏体微观结构包含马氏体相和残余奥氏体相。所述马氏体相将提供所需的硬度和抗拉强度以及所需的耐磨性。残余奥氏体相比马氏体相更柔软和韧性更大，其将降低马氏体微观结构的脆性，从而对钢的机械性能如冲击韧性提供必要的改进。如上文或下文所定义的马氏体不锈钢将由于其化学组成和其微观结构而具有硬度、冲击韧性、强度和耐腐蚀性的独特组合。此外，本公开还涉及如上文或下文所定义的马氏体不锈钢用于制造钻杆(例如顶锤钻杆和冲水式顶锤钻杆)的用途，以及其制造。附图说明
[0031] 图1显示舍弗勒图，其中已绘制出所述区域和相应的坐标。
[0032] 图2显示与图1相同的舍弗勒图，但图中已标出了实施例的制造合金。
[0033] 图3显示实施例的一些合金的硬度和冲击韧性曲线。
具体实施方式
[0034] 本公开涉及一种马氏体不锈钢，其具有以重量％计的以下组成：
[0035] C 0.21至0.27；
[0036] Si 小于或等于0.7；
[0037] Mn 0.2至2.5；
[0038] P 小于或等于0.03；
[0039] S 小于或等于0.05；
[0040] Cr 11.9至14.0；
[0041] Ni 大于0.5至3.0；
[0042] Mo 0.4至1.5；
[0043] N 小于或等于0.060；
[0044] Cu 小于或等于1.2；
[0045] V 小于或等于0.06；
[0046] Nb 小于或等于0.03；
[0047] Al 小于或等于0.050；
[0048] Ti 小于或等于0.05；
[0049] 余量的Fe和不可避免的杂质；
[0050] 其中所述马氏体不锈钢包含大于或等于75％的马氏体相和小于或等于25％的残余奥氏体相，并且
[0051] 其中所述马氏体不锈钢具有大于或等于14的PRE值；并且
[0052] 其中所述马氏体不锈钢的化学组成在舍弗勒图中形成的区域内，该图基于以下公式：
[0053] Cr当量＝Cr+Mo+1.5*Si+0.5*Nb(x轴)
[0054] Ni当量＝Ni+0.5*Mn+30*N+30*C(y轴)；
[0055] 其中Cr、Mo、Si、Nb、Ni、Mn、N和C的值以重量％计；并且所述马氏体不锈钢的所述区域由以下坐标限定：
[0056]
[0057] 本发明的马氏体不锈钢由于马氏体相的高硬度而将具有高的抗拉强度和高的耐磨性。然而马氏体相是脆性的。在本公开中，已经发现通过将马氏体相与特定量的残余奥氏体相组合(使得微观结构包含大于或等于75％的马氏体相和小于或等于25％的残余奥氏体相)，并且进一步通过将其与合金元素特别是Ni、Mn和Mo的平衡添加相结合，马氏体不锈钢的冲击韧性将大幅提高。如上所述，马氏体相将提供所需的硬度和抗拉强度以及所需的耐磨性，而与马氏体相相比更柔软和更具延展性的残余奥氏体相将降低马氏体微观结构的脆性，从而提供机械性能的必要改进。然而必要的是，残余奥氏体相的量不需过高，因为这样会过多降低马氏体微观结构的硬度。因此，马氏体相的量和残余奥氏体相的量如上文或下文所限定的。根据一个实施方式，如上文或下文所定义的马氏体不锈钢在硬化后不含任何铁素体相，在本文中认为该相是软而脆的相。
[0058] 如上文或下文所定义的马氏体不锈钢具有大于或等于14的PRE值。通过使PRE值大于或等于14，获得所需的耐点蚀性。
[0059] 此外，如上文或下文所定义的马氏体不锈钢的化学组成如上所述根据其Cr和Ni当量由舍弗勒图中的特定坐标所限定的区域表示(参见图1)。该舍弗勒图用于预测从高温快速冷却后的钢微观结构中的奥氏体(A)、铁素体(F)和马氏体(M)相的存在和量，并且基于钢的化学组成。通过根据下列公式计算Cr和Ni当量(Cr当量和Ni当量)，确定本公开在舍弗勒图中的区域的特定坐标(参见图1)：
[0060] Cr当量＝Cr+Mo+1.5*Si+0.5*Nb(x轴)
[0061] Ni当量＝Ni+0.5*Mn+30*N+30*C(y轴)
[0062] 其中Cr、Mo、Si、Nb、Ni、Mn、N和C的值以重量％计；并且其中马氏体不锈钢的区域由图1和图2中呈现的坐标限定。因此，本公开提供了具有高硬度和高冲击韧性以及良好的耐腐蚀性的独特组合的马氏体不锈钢。此外，本公开提供了具有特定化学组成和微观结构的马氏体不锈钢，所述化学组成和微观结构使得其所制造制品在整个制品中得到耐腐蚀性以及硬度和冲击韧性的最佳组合，从而成本效率以及使用工作时间将大幅提高。
[0063] 根据本公开的另一个实施方式，如上文或下文所定义的马氏体不锈钢包含80％至95％的马氏体相和5％至20％的残余奥氏体相。
[0064] 现在将描述根据本公开的马氏体不锈钢的合金元素。术语“重量％”和“wt％”可互换使用：
[0066] C是一种强的奥氏体相稳定化合金元素。C对于所述马氏体不锈钢来说是必需的，从而使得所述钢具有通过热处理而硬化和强化的能力。因此将C含量设定为至少0.21重量％以充分达到上述效果。然而，C过量将增加形成碳化铬的风险，因此会降低各种机械性能和其它性能，例如延展性、冲击韧性和耐腐蚀性。机械性能也受到硬化后残余奥氏体相的量的影响，并且该量将取决于C含量。因此，C含量设定为至多0.27重量％，因此本发明马氏体不锈钢的碳含量为约0.21重量％至0.27重量％，例如0.21重量％至0.26重量％。
[0068] Si是一种强的铁素体相稳定化合金元素，因此其含量也将取决于其它铁素体形成元素如Cr和Mo的量。Si主要用作熔炼过程中的脱氧剂。如果Si含量过多，则在微观结构中可形成铁素体相以及金属间析出物，这将降低各种机械性能。因此，Si含量设定为最大0.7重量％，例如最大0.4重量％。
[0069] 锰(Mn)：0.2重量％至2.5重量％
[0070] Mn是一种奥氏体相稳定化合金元素。Mn将促进C和N在奥氏体相中的溶解性，并且将增加变形硬化。此外，当马氏体不锈钢被热处理时，Mn也将提高可硬化性。Mn将通过形成MnS析出物而进一步降低硫的有害作用，这转而将提高热延展性和冲击韧性，但是MnS析出物也可能稍微损害耐点蚀性。因此，最低Mn含量设定为0.2重量％。然而，如果Mn含量过多，则残余奥氏体相的量可能变得过大，并且各种机械性能以及硬度和耐腐蚀性可能降低。而且，Mn含量过高将降低热加工性能以及损害表面质量。Mn含量因此设定为至多2.5重量％。因此，Mn含量是0.2重量％至2.5重量％，例如0.3重量％至2.4重量％。另外，在本公开中，马氏体不锈钢中所包含的Mn、Ni和Mo的含量在一起平衡以获得所述马氏体不锈钢的所需性能。
[0071] 铬(Cr)：11.9重量％至14.0重量％
[0072] Cr是不锈钢的基本合金元素之一，并且是将对钢提供耐腐蚀性的元素。如上文或下文所定义的马氏体不锈钢包含至少11.9重量％，以实现Cr氧化物层和/或钢表面在空气或水中的钝化，从而获得基本的耐腐蚀性。Cr也是铁素体相稳定化合金元素。但是，如果Cr过量存在，则冲击韧性可能降低，并且另外在硬化时可能形成铁素体相和碳化铬。碳化铬的形成将降低马氏体不锈钢的机械性能。Cr含量增加到钢表面钝化水平以上对马氏体不锈钢的耐腐蚀性影响较弱。Cr含量因此设定为至多14.0重量％。因此，Cr含量是11.9重量％至14.0重量％，例如12.0重量％至13.8重量％。
[0073] 钼(Mo)：0.4重量％至1.5重量％
[0074] Mo是一种强的铁素体相稳定化合金元素，因此促进退火或热加工期间铁素体相的形成。Mo的一个主要优点在于其对耐点蚀性有强烈的贡献。Mo也已知降低马氏体钢中的回火脆化并由此改善机械性能。但是，Mo是一种昂贵的元素，并且即使少量也可获得对耐腐蚀性的影响。Mo的最低含量因此是0.4重量％。此外，过量的Mo影响硬化期间奥氏体向马氏体的转变，最终影响残余奥氏体相含量。因此，Mo的上限设定为1.5重量％。因此，Mo的含量是0.4重量％至1.5重量％，例如0.5重量％至1.4重量％。
[0075] 镍(Ni)：大于0.5重量％至3.0重量％
[0076] Ni是一种奥氏体相稳定化合金元素，由此在硬化热处理后使残余奥氏体相稳定化。还已发现，除了由残余奥氏体相提供的一般韧性贡献之外，Ni还将提供大幅改进的冲击韧性。在本公开中，已经发现通过平衡马氏体不锈钢中的Ni、Mn和Mo的量，将提供硬度、冲击韧性和耐腐蚀性的最佳组合。需要大于0.5重量％的Ni以提供实质效果。然而，如果Ni含量过多，则残余奥氏体相的量将会过高，因而硬度将不足。Ni的最大含量因此限制在3.0重量％。因此，Ni的含量是大于0.5重量％至3.0重量％，例如大于0.5重量％至2.4重量％。
[0077] 钨(W)：小于或等于0.5重量％
[0078] W是一种铁素体相稳定化合金元素，如果存在的话，由于相似的化学性质，它可以在一定程度上取代Mo作为合金元素。W对耐点蚀性有积极影响，但是如果比较溶解的基质含量，则其影响远弱于Mo的影响，这通常是W被排除在PRE公式之外的原因。为了取代Mo，因此需要更高的W含量。W也是碳化物形成元素，并且在高W含量下，耐磨性以及硬度和强度将提高。但是，在上述特性得到改善的W含量下，碳化钨的量将显著降低钢的冲击韧性。所需的W含量也将导致碳化物的温度稳定性增加，并且为了增加基质中溶解的W的含量，需要高得多的硬化温度。因此，W的含量设定为小于或等于0.5重量％，例如小于或等于0.05重量％。
[0079] 钴(Co)：小于或等于1.0重量％
[0080] 钴具有强烈的固溶效应并产生强化作用，这在较高温度下也能保持。因此，Co常常被用作合金元素来改进高温强度，以及在高温下的硬度和抗磨损性。然而，在显著提高对这些性能的影响的Co含量下，所述Co含量对热加工性能也具有相反的影响，从而导致较高的变形力。Co是唯一使奥氏体相不稳定的合金元素，因此在冷却时促进奥氏体以及残余奥氏体转变成马氏体相或含铁素体相。由于Co的复杂作用，而且由于它是有毒的，并且被认为是用于制造打算用于原子能应用的不锈钢的废料中的杂质，因此Co含量(如果存在的话)设定为小于或等于1.0重量％，例如小于或等于0.10重量％。
[0082] Al是一种任选的元素并且通常用作脱氧剂，因为它可有效地降低钢生产过程中的氧含量。然而，Al含量过高可能会降低机械性能。Al含量因此小于或等于0.050重量％。
[0083] 氮(N)：小于或等于0.060重量％
[0084] N是一种任选的元素并且是奥氏体相稳定化合金元素，并且具有非常强的间隙固溶强化效果。然而，N含量过高可能会降低高温下的热加工性能，并且也会降低本发明马氏体不锈钢在室温下的冲击韧性。因此，N含量设定为小于或等于0.060重量％，例如小于或等于0.035重量％。
[0085] 钒(V)：小于或等于0.06重量％
[0086] V是一种任选的元素并且是对C和N具有高亲和力的铁素体相稳定化合金元素。V是析出硬化元素，被认为是马氏体不锈钢中的微合金元素，并且可以用于晶粒细化。晶粒细化是指一种在高温下控制晶粒尺寸的方法，其通过在微观结构中引入小的析出物，这将限制晶界的移动性，从而将减少热加工或热处理期间的奥氏体晶粒生长。已知小的奥氏体晶粒尺寸改善了硬化时形成的马氏体微观结构的机械性能。然而，过量的V将在微观结构中产生过高的析出物部分，尤其是增加在马氏体微观结构的先前奥氏体晶界中形成较粗V析出物的风险，因此降低了延展性，尤其是冲击韧性。V的含量因此小于或等于0.06重量％。
[0087] 铌(Nb)：小于或等于0.03重量％
[0088] Nb是一种任选的元素，其是铁素体相稳定化合金元素并且对C和N具有高亲和力。因此，Nb是析出硬化元素并且可用于晶粒细化，但是Nb也形成粗析出物。过量的Nb可因此降低马氏体不锈钢的延展性和冲击韧性，因此Nb的含量小于或等于0.03重量％。
[0089] 锆(Zr)：小于或等于0.03重量％
[0090] Zr是一种任选的元素，其对C和N具有非常高的亲和力。锆氮化物和碳化物在高温下是稳定的并且可用于晶粒细化。如果Zr含量过高，则可能形成粗析出物，这将降低冲击韧性。Zr的含量因此小于或等于0.03重量％。
[0091] 钽(Ta)：小于或等于0.03重量％
[0092] Ta是一种任选的元素，其对C和N具有非常高的亲和力。钽氮化物和碳化物在高温下是稳定的并且可用于晶粒细化。如果Ta含量过高，则可能形成粗析出物，这将降低冲击韧性。Ta的含量因此小于或等于0.03重量％。
[0093] 铪(Hf)：小于或等于0.03重量％
[0094] Hf是一种任选的元素，其对C和N具有非常高的亲和力。铪氮化物和碳化物在高温下是稳定的并且可用于晶粒细化。如果Hf含量过高，则可能形成粗析出物，这将降低冲击韧性。Hf的含量因此小于或等于0.03重量％。
[0095] 磷(P)：小于或等于0.03重量％
[0096] P是一种任选的元素，可作为杂质包括在内，并且被认为是有害元素。因此，希望P的含量小于0.03重量％。
[0097] 硫(S)：小于或等于0.05重量％
[0098] S是一种任选的元素，可以包括在内以改善机械加工性能。然而，S可能形成晶界偏析和夹杂物，并将因此限制热加工性能以及降低机械性能和耐腐蚀性。因此，S含量不应超过0.05重量％。
[0099] 钛(Ti)：小于或等于0.05重量％
[0100] Ti是一种任选的元素，其是铁素体相稳定化合金元素并且对C和N具有非常高的亲和力。钛氮化物和碳化物在高温下是稳定的并且可以用于晶粒细化。如果Ti含量过高，则可能形成粗析出物，这将降低冲击韧性。Ti的含量因此小于或等于0.05重量％。
[0101] 铜(Cu)：小于或等于1.2重量％
[0102] Cu是奥氏体相稳定化合金元素，并且少量的Cu对马氏体不锈钢的影响相当有限。Cu可以在一定程度上取代Ni或Mn作为马氏体不锈钢中的奥氏体相稳定剂，但是与例如Ni的添加相比，延展性将降低。Cu对钢的整体耐腐蚀性可能有正面的影响，但较高量的Cu将负面影响热加工性能。因此Cu的含量小于或等于1.2重量％，例如小于或等于0.8重量％。
[0103] 任选地，少量的其它合金元素可以添加到如上文或下文所定义的马氏体不锈钢中，以便改进例如机械加工性能或热加工性能，例如热延展性。这些元素的实例(但不限于)是Ca、Mg、B、Pb和Ce。这些元素中的一种或多种的量是最大0.05重量％。
[0104] 当使用术语“最大”或“小于或等于”时，本领域普通技术人员知道范围的下限是0重量％，除非特别指出另一数目。
[0105] 如上文或下文所定义的马氏体不锈钢的其余元素是铁(Fe)和通常存在的杂质。
[0106] 杂质的实例是未特意添加但不能完全避免的元素和化合物，因为它们通常在例如用于制造马氏体不锈钢的原材料或额外合金元素中作为杂质存在。
[0107] 根据本公开的一个实施方式，如上文或下文所定义的马氏体不锈钢的化学组成可由舍弗勒图中通过以下坐标限定的区域表示(参见图1和图2)：
[0108]
[0109] 根据本公开的一个实施方式，如上文或下文所定义的马氏体不锈钢的化学组成可由舍弗勒图中通过以下坐标限定的区域来表示(参见图1和图2)：
[0110]
[0111] 根据本公开的另一个实施方式，如上文或下文所定义的马氏体不锈钢的化学组成可由舍弗勒图中通过以下坐标限定的区域来表示(参见图1和图2)：
[0112]
[0113] 如上文或下文所定义的马氏体不锈钢和其制造的钻杆是通过常规的钢生产和钢加工工艺以及常规的钻杆生产和钻杆加工工艺制造的。为了获得所需的马氏体结构，马氏体不锈钢必须经过硬化和回火。表面的机械性能可通过对表面进行感应加热或通过应用表面处理方法(例如但不限于喷丸硬化)来进一步改善。所获得的马氏体钢和/或其制成的制品将具有良好的耐腐蚀性以及优化且良好平衡的机械性能，例如高的硬度、耐磨耗和磨损性、高抗拉强度和高冲击韧性。
[0114] 根据本公开的马氏体不锈钢如本文所述意在用于制造钻杆，例如顶锤钻杆。根据本公开的马氏体不锈钢将使钻杆具有高的硬度、耐磨耗和磨损性、高抗拉强度、高冲击韧性和良好耐腐蚀性，应该注意的是，目前还没有市售的由不锈钢制成的钻杆。
[0115] 因此，本公开还涉及一种包含如上文或下文所定义的马氏体不锈钢的钻杆，其将具有上述所有性质，即具有良好的耐腐蚀性与优化且良好平衡的机械性能的组合。
[0116] 通过以下非限制性实施例进一步示例本公开。
[0117] 实施例
[0118] 实施例1
[0121] 来自这些棒材的样品用于腐蚀和机械测试。
[0122] 不同合金的化学组成及其相应合金编号见于表1中。本公开范围之外的合金在所有表格中都标有“x”。
[0123] 实施例的所有合金的Cr和Ni当量(即Cr当量和Ni当量)值示于表2和图2中。Cr当量和Ni当量值已根据本公开上文给出的公式计算出来。根据以下公式计算每种合金的PRE值：PRE＝Cr(重量％)+3.3*Mo(重量％)。
[0124] 通过(Corr 1)在室温下使用10mV/分钟的电压扫描速率将样品浸入NaCl溶液(600mg/l)中，或通过(Corr 2)在室温下使用75mV/分钟的电压扫描速率将样品浸入NaCl溶液(600mg/l)中，通过动态极化测量来进行腐蚀测试。然后测量钢表面上的钝化氧化物膜的击穿电位Ep(V)。结果基于每种合金的两个样品的平均值。在腐蚀测试之前，所有样品已在1030-1050℃下硬化0.5小时，在油中淬火，并在200-225℃下回火1小时。腐蚀测试结果示于表2中。
[0125] 所有合金均在室温下进行了如下形式的机械测试：在尺寸为10×10×55mm的缺口夏比V(Charpy-V)型样品上的冲击韧性测试和硬度测试(HRC)。所述样品在1030℃下硬化0.5小时1)或在1050℃下硬化1小时2)，在油中淬火，然后在175-275℃的不同温度下回火1小时。刚硬化时(as-hardened)的条件的结果基于两个夏比V型样品的平均值，而回火条件的结果基于三个夏比V型样品的平均值。
[0126] 机械测试结果示于表3A和表3B中。
[0127] 基于在实施例合金的制造和测试期间的经历，表4总结了热加工性能、机械性能和耐腐蚀性的相对等级。
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[0130]
[0131]
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