工钢，具有高的淬透性和淬硬性，马氏体形成温度为，故在淬火后形成了隐针状马氏体残留奥氏体和碳化物。随后回火，虽然马氏体残留奥氏体和碳化物都发生了向稳定碳化物的转变，但由于回火温度过低，使上述转变未全部完成，同时也形成了大量不均匀分布的共晶碳化物，使淬火过程中产生的内应力不能得到完全消除，加上坯料在进行切割加工时破坏了模具内部原来的平衡状态，导致材料表面因受拉应力而产生裂纹。本章小结通过化学成分力学性能和金相组织分析，表明钢材料存在分布不均匀的共晶碳化物，以及淬火后产生的残余应力未能在回火时得到消除，而随后的切割加工又导致材料内部残余应力分布不平衡，最终产生裂纹。在设计钢热处理工艺时，在保证使用寿命的前提下，尽量采用的高温回火，以消除残余应力，或采取锻件等温球化退火淬火等热处理工艺，打碎共晶碳化物以获得弥散均匀分布的细粒碳化物，达到提高材料综合性能的目的。典型冷作模具钢性能与失效关系中容易产生内应力，造成脆性开裂。在淬火冷却过程中冷却过快，引起表里温差过大，内应力集中，当表层已经冷却下来，心部深处仍然处于高温状态，外表面开始收缩，此时变化不是很大当心部深处冷却到定温度，心部收缩增加，引起心部三角裂纹。铸造钢球也出现相同的开裂现象。通过试验分析得出，铸造钢球在凝固到时采用铸造连体轧机加压铸造，可消除铸造热应力，抑制心部深处三角裂纹的形成。另外回火时空冷速度过快，产生热应力，也会引起自然开裂。工艺改进措施改进后的工艺流程方案，轧材毛坯下料或铸造连轧加压毛坯加热锻造进冷床微风或水雾淬火冷却到冷却速度控制在定温度下贝氏体等温转变左右空冷到地坑保温回火注意控制温度和时间埋沙保温冷却抽样检验。改进后的工艺流程方案二，金属模加压铸造进冷床微风或水雾淬火冷却到冷却速度控制在定温度下贝氏体等温转变左右空冷到地坑保温回火注意控制温度和时间埋沙保温冷却抽样检验。检验及使用效果对经上述改进工艺后生产的钢球取样进行组织和力学性能试验。用金相显微镜观察其组织，结果为均匀细化的针状下贝氏体组织，见图所示。将规格为的试样在型冲击试验机上进行冲击试验，其冲击韧度。在型布氏硬度机上测得其硬度为。在高的仿真落球机上进行冲击次数试验，随意抽取个球为组，冲击次数达万次以上，破碎率。图合金贝氏体钢球的金相组织通常选用的冷作模具钢要求有足够的强度包括抗拉抗压和抗弯强度韧度硬度抗磨能力特别是表面抗磨损能力及抗疲劳能力特别是多冲疲劳性能对于大载荷的冷挤压和冷镦锻体成型模具，因剧烈变形产生热量约，要求材料具有更高的抗变形和断裂能力。根据文献整理的部分冷作模具钢典型处理工艺及其力学性能，可以供选择模具材料和制定热处理工艺参考。冷作模具失效问题探讨通过对国内料之间的摩擦损耗，使工作部位刃口冲头形状和尺寸发生变化引起的失效。它又包括正常磨损失效和非正常磨损失效两类正常磨损失效对表面尺寸要求严格的冷冲压冷挤压模具，在保证材料不磨性，模具的尺寸稳定性也较好。图工艺曲线图结论复合热处理显著提高了冷作模具的冲击韧性和抗弯强冷镦冷冲冷挤压模具失效情况调查分析，冷作模具主要失效类型是过载失效和磨损失效，约占失效总数的。冷镦模具以裂断或非正常磨损局部脱落为主，冷挤压模具以脆断或磨损失效为主，而冷冲模具以磨损失效为主。高工作应力，大波动应力的冷挤压和冷镦模具出现脆性开裂失效的比例明显高于低工作应力的冷冲模具。冷作模具钢工作应力硬度和寿命的关系统计结果表明，对于制品为钢铁材料，冷挤压模具承受的平均工作应力约，使用硬度冷镦模具承受的平均工作应力约,使用硬度冷冲模具承受的平均工作应力，使用硬度。其中以冷挤压模具应力最大，实际上还要承受的随机载荷，模具局部应力要超过上述应力。冷作模具钢工作硬度对寿命的影响是综合作用的结果。图所示为冷挤压用钢冲头挤压钢工作硬度与失效类型使用寿命时统计图。图钢冷挤压冲头硬度与失效类型使用寿命统计图图所示钢硬度与寿命关系说明，寿命曲线存在两个低寿命的硬度区即图中和区，当硬度低于时塑变失效为主或高于时脆断失效为主的低寿命区。对于早期失效的冷作模具应当仔细分析材料因素和其他因素的影响。过载失效过载失效系指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷包括约的随机波动载荷作用引起的失效，包括韧度不足和强度不足两类失效。其中对韧度不足出现的脆断失效应予以重视。材料韧度不足的失效由于此类失效前无宏观征兆和断裂突发性，是冷作模具失效中最危险的事故，以往因此类失效曾出现过人身事故，给生产安全和经济建设造成很大的损失。这种失稳态下的断裂失效在冷挤压和冷镦模具中容易出现，如冲头折断开裂，甚至产生爆裂，其特征是失效产生前无明显塑性变形，宏观断口无剪切唇，且比较平坦，造成模具不可修复的永久失效。产生这种失效与模具材料韧度不足承受过高应力有关。对冷挤压模具实际承载能力分析计算可知，冲头失效前承受工作应变能力是材料断裂消耗能的上千倍，说明了工作时冲头承受高潜在动能和低的断裂抗力。根据能量守恒原理，冲头断裂势能大部分转变为扩展动能，其扩展的极限速度可达。当模具结构存在应力集中，如六方冷镦冲头尾部过渡区时，应力集中系数冷挤压冲头台阶处时，甚至机械加工刀痕磨削粗痕迹等均可成为薄弱环节，产生失稳断裂。高碳高合金的冷作模具钢，使用状态为回火马氏体和二次析出相，含有较多次剩余碳化物，材料硬度高，基体吸收能量松弛应力应变的能力低，次碳化物的不均匀性分布又严重降低材料韧度。因此这类失效断口看不到宏观变形，微观变形的尺寸大致与碳化物间距相当。强度不足失效在冷镦冷挤压冲头中材料抗压弯曲抗力不足，镦头下凹弯曲变形失效。在新产品开发中容易产生此类失效，这与工作载荷过大，模具硬度偏低有关。实际经验表明，黑色金属冷镦冲头硬度冲头硬度时易出现这类失效，同时说明材料强度不足，塑性有余，有韧度潜力可以发挥。解决此类模具早期失效的经验方法是脆断失效减硬度，变形失效增硬度。磨损失效是指模具工作部位与被加工材冷冲裁模具的强韧化热处理实践，陈再枝，蓝德年模具钢手册北京冶金工业出版社，邹安全改善钢不均匀性碳化物分布的热处理工艺研究中国机械度，气钻井在气田的合理应用,石油钻采工艺，泥页岩理化性能试验方法吴仕荣，邓传光，周开吉空气钻井地层出水限定值的探讨，钻采工艺林强，等平落井空井固井技术初探，钻采工艺，许期聪，刘奇林，侯伟，等四川油气田气体钻井技术，天然气工业朱江，王萍，蔡利山，等空气钻井技术及其应用，钻采工艺各个地层地质构造应力不尽相同。因而，在没有液柱压力的情况下，坍塌压力很容易使井眼掉块坍塌进而失稳。如果依靠空气彻底清除钻屑和掉块，现场施工比较困难，特别是体积较大的掉块。固井过程中极易井漏。方面是由于水泥填充原始孔隙裂缝，需要定量水泥浆，属渗漏另方面是由于地层本身承压能力不高，注入水泥浆时，液柱压力般远大于地层漏失压力，造成地层漏失，损失水泥浆，属压漏。水泥浆非连续流动造成施工参数难以控制。在水泥浆重力地层与水泥浆液柱压差的作用下，水泥浆注入空井过程中无法形成连续流动，注水泥施工压力排量设计困难，施工参数也不可能准确反映井下实际情况。水泥浆较长时间对井底高能冲击损坏固井工具及固井附件，还可能引起环空堵塞。水泥浆从以上的井口自由下落，沿程对固井工具及套管附件冲击力很大，施工时间较长，容易造成固井工具及套管附件损坏及失效另外，水泥浆的冲击和不可避免的失水会使干燥的井壁失稳掉块，水泥浆具有较强的携带能力又容易造成井壁掉块及原井眼的钻屑聚集，增加了环空堵塞的机率。常规双胶塞固井时，套管内容积较大，水泥浆配浆量精确设计。施工过程中，井下出现水泥浆漏失时，掌握和控制水泥浆返高困难。要求水泥浆性能良好。水泥浆不仅需要具有高早强低失水零析水微膨胀低渗透沉降稳定性好等特点，而且需要在干燥环空中长时间流动时，保持良好的流变性。井下不确定因素多，潜在风险大。空井注替涉及工作环节多工作量大，而且各环节存在大量的潜在因素，稍有不慎，很可能引起其它风险因素，因此施工难度大，风险高。针对以上难点，平落井在空井固井时运用了较为全面的空井固井施工技术，为顺利完成该井固井做了充分准备。空井固井施工技术通井技术下套管前，第次采用通井的钻具结构为钻头双母接头常闭止回阀减震器钻铤根稳定器钻铤根接头钻铤柱接头钻铤短节双公随钻震击器钻铤根钻杆第次通井在第根钻铤之上再加入只稳定器。这种钻具结构和钻井时使用的钻具结构样，称为模拟钻具结构。空井通井时，首先要防止始终处于拉伸状态下的钻具事故二是合适的通井稳定器大小及安放位置，是通井及套管柱顺利下入的关键。通井时，遇阻卡井段必须坚持划眼和短程起下钻，不能强拉硬放通井至井底加大气量循环，确保井眼清洁。下套管技术确保空井下套管顺利应从设计和现场工艺两方面人手。设计引导性好的加长铝质引鞋，减小下入阻力。设计合适数量的刚性扶正器，增强套管柱过台阶能力并提高其居中度。注水泥浆结束后，底部套管承受较大的外挤力，若水泥浆能返至地面，外挤力将更大，回压凡尔所受的上顶力也很大，套管可能会被挤扁，浮箍工作的可靠性也难以保证。因此，设计时应充分考虑套管套管附件的机械性能，并进行相应的模拟计算与校核现场施工时，工钢，具有高的淬透性和淬硬性，马氏体形成温度为，故在淬火后形成了隐针状马氏体残留奥氏体和碳化物。随后回火，虽然马氏体残留奥氏体和碳化物都发生了向稳定碳化物的转变，但由于回火温度过低，使上述转变未全部完成，同时也形成了大量不均匀分布的共晶碳化物，使淬火过程中产生的内应力不能得到完全消除，加上坯料在进行切割加工时破坏了模具内部原来的平衡状态，导致材料表面因受拉应力而产生裂纹。本章小结通过化学成分力学性能和金相组织分析，表明钢材料存在分布不均匀的共晶碳化物，以及淬火后产生的残余应力未能在回火时得到消除，而随后的切割加工又导致材料内部残余应力分布不平衡，最终产生裂纹。在设计钢热处理工艺时，在保证使用寿命的前提下，尽量采用的高温回火，以消除残余应力，或采取锻件等温球化退火淬火等热处理工艺，打碎共晶碳化物以获得弥散均匀分布的细粒碳化物，达到提高材料综合性能的目的。典型冷作模具钢性能与失效关系中容易产生内应力，造成脆性开裂。在淬火冷却过程中冷却过快，引起表里温差过大，内应力集中，当表层已经冷却下来，心部深处仍然处于高温状态，外表面开始收缩，此时变化不是很大当心部深处冷却到定温度，心部收缩增加，引起心部三角裂纹。铸造钢球也出现相同的开裂现象。通过试验分析得出，铸造钢球在凝固到时采用铸造连体轧机加压铸造，可消除铸造热应力，抑制心部深处三角裂纹的形成。另外回火时空冷速度过快，产生热应力，也会引起自然开裂。工艺改进措施改进后的工艺流程方案，轧材毛坯下料或铸造连轧加压毛坯加热锻造进冷床微风或水雾淬火冷却到冷却速度控制在定温度下贝氏体等温转变左右空冷到地坑保温回火注意控制温度和时间埋沙保温冷却抽样检验。改进后的工艺流程方案二，金属模加压铸造进冷床微风或水雾淬火冷却到冷却速度控制在定温度下贝氏体等温转变左右空冷到地坑保温回火注意控制温度和时间埋沙保温冷却抽样检验。检验及使用效果对经上述改进工艺后生产的钢球取样进行组织和力学性能试验。用金相显微镜观察其组织，结果为均匀细化的针状下贝氏体组织，见图所示。将规格为的试样在型冲击试验机上进行冲击试验，其冲击韧度。在型布氏硬度机上测得其硬度为。在高的仿真落球机上进行冲击次数试验，随意抽取个球为组，冲击次数达万次以上，破碎率。图合金贝氏体钢球的金相组织通常选用的冷作模具钢要求有足够的强度包括抗拉抗压和抗弯强度韧度硬度抗磨能力特别是表面抗磨损能力及抗疲劳能力特别是多冲疲劳性能对于大载荷的冷挤压和冷镦锻体成型模具，因剧烈变形产生热量约，要求材料具有更高的抗变形和断裂能力。根据文献整理的部分冷作模具钢典型处理工艺及其力学性能，可以供选择模具材料和制定热处理工艺参考。冷作模具失效问题探讨通过对国内料之间的摩擦损耗，使工作部位刃口冲头形状和尺寸发生变化引起的失效。它又包括正常磨损失效和非正常磨损失效两类正常磨损失效对表面尺寸要求严格的冷冲压冷挤压模具，在保证材料不磨性，模具的尺寸稳定性也较好。图工艺曲线图结论复合热处理显著提高了冷作模具的冲击韧性和抗弯强