随着以石油、天然气为代表的一次能源需求的增加,对钻具的需求量越来越大,性能要求也越来越高。石油钻具主要由钻杆、连接套、稳定器和钻挺等组成。钻具工作时需承受复杂的内外压应力、扭转应力、弯曲应力等外加载荷。尤其是钻杆接头连接强度,对钻具的安全可靠工作起着至关重要的作用。但是我国在钻杆接头的研究与生产方面,一般采用自由锻、分模锻及水平分模双向热挤压等工艺成形,与世界先进水平相比还有不少差距,企业生产大多仍属于粗放型,靠劳动密集型和资金密集型,以量取胜,材料利用率不高,技术含量低,产品难以适应复杂地质条件。为了提高材料利用率及改善成形后的综合力学性能,本文采取精密塑性成形的方式研究石油钻杆接头的成形工艺。通过热压缩实验和定量金相技术分析了37Cr Mn Mo合金钢在温度为850℃、950℃、1050℃、1150℃、1200℃和应变速率为0.001s-1、0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1、10 s-1等变形条件下的热力学性能,为研究石油钻杆接头精密塑性成形工艺做铺垫。将Zener-hollomon参数作为37Cr Mn Mo合金钢成形过程中宏观流变应力与微观晶粒尺寸的桥梁,建立了宏观流变应力和变形后奥氏体晶粒尺寸的关系式,并首次建立了37Cr Mn Mo合金钢宏观流变应力和变形后奥氏体晶粒尺寸间的关系模型,为研究石油钻杆接头精密塑性成形工艺奠定了理论基础。通过分析石油钻杆接头传统的成形工艺在成形性能(最大载荷,流动应力和应变)和锻件质量及材料利用方面的优劣,提出一种改进的成形工艺,石油钻杆接头分步成形工艺。通过正交实验和有限元分析,分析成形速率,坯料初始温度和摩擦系数等工艺参数对采用分步成形工艺成形的石油钻杆接头成形质量的影响,得到最优的成形工艺参数,工艺参数为坯料初始温度为1150℃,成形速率20mm/s,摩擦系数0.1。依据新的石油钻杆接头分步成形工艺,具体化其成形工艺方案。