本发明属于石油机械零部件材料，特别涉及到钻井提升系统大钩用低碳合金钢的材料及热处理方法。
背景技术：
钻井提升大钩是油田钻井作业中，用于提升钻杆和输送钻井液的重要部件，由于其提升载荷大，作业中需要反复上下活动，承受交变应力，工况极其恶劣，易于发生疲劳裂纹破坏，引发严重的安全事故。为了保证产品的安全性，要求钻机提升系统大钩材料在具备较高强度的同时，还要有良好的塑性和韧性性能，必须符合api8c标准。常规提升系统吊钩由于安全系数很高，对综合力学性能指标要求很高，要求组织均匀细密，一般采用合金钢锻造材料。而石油钻井大钩体积庞大，形状复杂，很难采用锻造工艺，只能使用铸件材料，这就需要选用合适的低碳合金钢通过特定的热处理方法实现要求的高强高韧性性能。目前国内外普遍采用普通碳钢或合金钢，由于铸件组织粗大，材料脆性大，普遍存在韧性不足的问题，必须要通过后续热处理来弥补材料性能的不足。技术实现要素：本发明的目的在于提供了一种钻井提升系统大钩钩体铸造用低碳合金钢材料及热处理方法，该材料具有优良的强度和韧性组合，解决大钩钩体铸件产品综合性能差、高韧性和高耐磨性不能兼得的问题。为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种石油钻井大钩的低碳合金钢材料，其特征在于：该铸钢低碳合金钢的牌号为zg25crnimo，各化学成分按重量百分比为：碳0.22~0.30%，硅0.40~0.70%，锰0.60~1.00%。铬0.75~1.00，镍0.40~0.70%，钼0.25~0.35%，磷≤0.025%，硫≤0.025%，铜≤0.30%，余量为铁。一种石油钻井大钩的低碳合金钢材料热处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）扩散退火处理：将待处理的低碳合金钢大钩铸件放入加热炉内，加热至940±10℃保温4-5小时后随炉冷却至300℃取出在空气中冷却。（2）高温正火处理：将第1步处理完成的低碳合金钢大钩铸件放入加热炉中，加热至900±10℃，待合金钢内外温度达到一致后保温4-5小时，然后空冷。（3）调质处理：将第2步处理完成的低碳合金钢大钩铸件放入加热炉中，加热至870±10℃，待合金钢内外温度达到一致后保温3.5-4小时，取出在空气中预冷1-1.5分然后水冷1.5-2分，再放入淬火油中冷却至表面120℃左右再放入回火炉中，加热至680-720℃，待合金钢内外温度达到一致后保温6-7小时，然后取出空冷。本发明具有以下突出优点：（1）本发明的低碳合金钢zg25crnimo材料，经过扩散退火+高温正火+调质处理的热处理方法，得到回火索氏体组织，使材料同时具备较高的强度和较高的韧性；（2）由于材料热处理后组织均匀细密，完全可以达到锻造后的组织级别，解决了复杂大型部件无法锻造，而采用铸件又达不到力学性能要求的技术难题。具体实施方式下面结合实施例，对本发明的实施方式作进一步说明。实施例1选取一块zg25crnimo合金钢的铸造材料，该钢的主要成分见表2，对合金铸钢进行扩散退火+高温正火+调质处理，比较其强度和冲击性能表2zg25crnimo合金钢的化学成分（质量百分数%）钢号csimncrnimopscufezg25crnimo0.280.550.800.850.600.250.0150.00200.3余量热处理工艺如下：（1）将待处理的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中进行扩散退火处理，加热至940℃进行保温4~5h，随后停炉至300℃以下，取出在空气中冷却至室温。（2）将扩散退火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至900℃保温4h进行高温正火。（3）将高温正火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至870℃保温3h后取出在水中快冷进行淬火处理。（4）将淬火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至700℃保温5h后取出在水中快冷进行高温回火处理。然后分别取3个冲击韧性试样和3个强度试样，实验数据见表4。表4实施例1强度和塑韧性实验结果试样号抗拉强度rm(mpa)屈服强度rel(mpa)延伸率a%断面收缩率z%夏比冲击akv(j)-45℃1#7105201852362#6805002055403#690505205442api8c技术指标620415183527实施例2选取一块zg25crnimo低碳合金钢的钢材，该钢的主要成分见表5。对合金铸钢进行扩散退火+高温正火+调质处理，比较其强度和冲击性能表5zg25crnimo合金钢的化学成分（质量百分数%）钢号csimncrnimopscufezg25crnimo0.260.40.61.00.70.300.0250.00200.2余量热处理工艺如下：（1）（1）将待处理的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中进行扩散退火处理，加热至940℃进行保温4~5h，随后停炉至300℃以下，取出在空气中冷却至室温。（2）将扩散退火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至910℃保温4h进行高温正火。（3）将高温正火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至860℃保温3h后取出在水中快冷进行淬火处理。（4）将淬火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至690℃保温5h后取出在水中快冷进行高温回火处理。然后分别取3个冲击韧性试样和3个强度试样，实验数据见表7。表7实施例2强度和塑韧性实验结果试样号抗拉强度rm(mpa)屈服强度rel(mpa)延伸率a%断面收缩率z%夏比冲击akv(j)-45℃1#7205401850382#6905101954423#705500195540api8c技术指标620415183527实施例3选取一块zg25crnimo低碳合金钢的钢材，该钢的主要成分见表8。对合金铸钢进行扩散退火+高温正火+调质处理，比较其强度和冲击性能表8zg25crnimo合金钢的化学成分（质量百分数%）钢号csimncrnimopscufezg25crnimo0.220.71.00.750.40.350.0100.00200.1余量热处理工艺如下：（1）将待处理的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中进行扩散退火处理，加热至930℃进行保温4~5h，随后停炉至300℃以下，取出在空气中冷却至室温。（2）将扩散退火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至910℃保温4h进行高温正火。（3）将高温正火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至870℃保温3h后取出在水中快冷进行淬火处理。（4）将淬火后的zg25crnimo低碳合金钢铸钢试样放入加热炉中，加热至710℃保温5h后取出在水中快冷进行高温回火处理。然后分别取3个冲击韧性试样和3个强度试样，实验数据见表10。表10实施例3强度和塑韧性实验结果试样号抗拉强度rm(mpa)屈服强度rel(mpa)延伸率a%断面收缩率z%夏比冲击akv(j)-45℃1#7155501850402#6805052055453#690510195238api8c技术指标620415183527综合以上三个实施例，从表4、表7和表10的数据可以看出，经过940±10℃扩散退火+900±10℃正火+870±10℃淬火+680-720℃回火处理的试样，屈服强度(rel)、抗拉强度（rm）、延伸率(a)、-29℃冲击功(akv)，所有力学性能指标都达到api8c技术指标要求。合金钢渗碳淬火后，在420±10℃温度回火发生的组织转变有关，420±10℃回火处理的试样，从马氏体中析出的渗碳体片数量多、并开始发生球化，a相开始回复。经x射线和扫描电镜分析，组织为细针状铁素体和细粒状的碳化物组成的混合物，即回火屈氏体。以上所述仅是本发明的非限定实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页12