[发明专利]耐氢脆性优异的奥氏体系钢材

说明书

本发明公开一种耐氢脆性优异的奥氏体系钢材，所述奥氏体系钢材按重量％包括：C：0.1～0.5％、Cu：大于0％且5％以下、N：大于0％且1％以下、含量满足[Mn]≥‑10.7C+24.5的Mn、Cr：10％以下、Ni：5％以下、Mo：5％以下、Si：4％以下、Al：5％以下、余量的Fe及不可避免的杂质，在25℃及70MPa的氢气条件下进行拉伸试验的断裂延伸率(T‑El₂)与在25℃及1atm大气条件下进行拉伸试验的断裂延伸率(T‑El₁)之比(T‑El₂/T‑El₁)为0.5以上。

技术领域

本发明涉及一种耐氢脆性优异的奥氏体系钢材，更为详细地涉及一种能够优选地适用于高压氢气储罐、配管及输送设备的耐氢脆性优异的奥氏体系钢材。

背景技术

在防止地球暖化及环境污染方面，人们为了减少环境污染物质及温室气体排放进行了诸多努力，其中，将氢作为能源使用的技术最近得到了持续的发展。氢是最为绿色环保的能源，它不同于煤炭、石油等化石燃料，作为几乎没有污染物质排放的未来新能源受人注目，特别是作为使用燃料电池的氢能汽车的燃料备受瞩目。

氢能汽车通常使用对氢进行高压压缩以使其高压气化之后储存在容器中的形态，而这样的容器要承受高压压力，因此需要有高强度性能，同时特别是为了最大限度地减少因氢的透过造成的氢损失，氢的透过率要低，而且为了抑制因氢的渗透引起的脆化，耐氢脆化特性要优异。

基本上，氢储存容器及设备的基本目的是减少因氢的透过造成的储存损失，因此可以说氢的透过率高的面心立方结构(FCC)的材料较为适合。作为这种用途使用的代表性的FCC系列材料，代表性的是Cr-Ni系的奥氏体系不锈钢。这种奥氏体系不锈钢在高压氢气环境下的耐氢脆性优异，因此用于高压气体储存容器或储存容器的衬里及配管用材料。

但是，最近为了实现由氢的一次填充所进行的长途行车及大量储存，将氢气的的压力提升至数十或数百MPa，因此在通常的强度低的奥氏体系不锈钢的情况下，为了承受高压下的荷重，需要增加材料的厚度，结果难以避免容器或设备的重量增加和大型化，由此限制了其商业应用。

作为解决这一问题的技术，日本公开专利公报特开平5-98391号及国际公开专利公报第2014-111285号中公开了通过冷轧加工提高奥氏体系不锈钢强度的技术，但是通过冷轧加工的强度增加会降低延展性及韧性，并降低奥氏体的稳定性，从而有可能引发应变诱发马氏体，因此不适合用作储存氢的容器。另外，韩国公开专利公报第10-2006-0018250号中公开了通过向互不相同的方向实施两次冷加工来确保奥氏体稳定性的技术，但是为了增加奥氏体的稳定性，需要添加大量昂贵的合金元素Cr、Ni，这在费用方面是不利的缺点。

另外，韩国公开专利公报第10-2011-0004491及韩国公开专利公报第10-2013-0045931号中公开了将以往的奥氏体系不锈钢具有的昂贵的合金元素Ni替代为廉价的合金元素Mn，从而确保稳定的奥氏体，并改善耐氢脆性的技术，但还是大量含有昂贵的合金元素，因此在经济方面成为阻碍商业应用的绊脚石。

发明内容

本发明的诸多目的中的一个目的在于提供一种无需添加昂贵的合金元素也具有优异的耐氢脆性的奥氏体系钢材。

为了实现所述目的，本发明的一方面提供一种耐氢脆性优异的奥氏体系钢材，所述奥氏体系钢材按重量％包括：C：0.1～0.5％、Cu：大于0％且5％以下、N：大于0％且1％以下、含量满足Mn≥-10.7C+24.5的Mn、Cr：10％以下、Ni：5％以下、Mo：5％以下、Si：4％以下、Al：5％以下、余量的Fe及不可避免的杂质，在25℃及70MPa高压氢气条件下进行拉伸试验的断裂延伸率(T-E1₂)与在25℃及1atm大气条件下进行拉伸试验的断裂延伸率(T-El₁)之比(T-El₂/T-El₁)为0.5以上。