17-4PH不锈钢转子热处理工艺

刘庆东

马达是螺杆钻具的重要组成部分，对螺杆钻具的性能起着决定性作用。而转子又是马达总成的重要零件，其力学性能、抗腐蚀能力直接决定了螺杆钻具整机的寿命。对于应用于普通水基泥浆多采用42CrMo、40CrNiMo等中碳合金钢材料，但用于含H2S等稀释酸的高酸性环境及含Cl-较多的盐水环境时，转子腐蚀明显增强，大大降低了螺杆钻具的使用寿命。

17-4PH是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，即0Cr17Ni4Cu4Nb钢，此钢除了固溶处理后直接获得马氏体组织得到强化外，还通过随后的时效处理获沉淀硬化相(含铜相)而得到进一步强化。该种材料具有高强度、高硬度和抗腐蚀等特性，经过热处理后其力学性能更加完善，对于大气、稀释酸和盐都具有良好的抗腐蚀能力。其中热处理对提高该材料的性能起到决定性作用。

对在高酸性环境及盐水环境下工作的螺杆钻具的马达转子(17-4PH材料)进行了热处理工艺研究，主要研究了适合本产品的热处理工艺和适合的装夹方式，并在生产中得到应用。

从一根Φ185mm×7000mm的17-4PH圆钢上截取试样，长度为200mm，并车外圆至Φ180mm见光，其化学成分见表1。

表1 化学成分(质量分数，%)

C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Cu	Nb+Ta
0.05	0.09	0.23	0.024	0.010	3.92	16.00	3.45	0.20(Nb)

首先进行工艺探索试验，具体工艺如下：固溶处理温度(1040±10)℃，保温时间3h，冷却时先油冷再水冷；沉淀硬化温度(620±10)℃，保温5h，空冷，沉淀硬化处理2次。

按照上述的工艺对试样进行处理。试样的显微组织均为回火马氏体+长条状铁素体+残余奥氏体。

产品处理后的结果均满足标准要求的指标，并且冲击性能AKV达到了国外解剖试样相同的水平。