耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢及包含其的高压氢气用容器制造技术

本发明专利技术公开一种耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢和高压氢气用容器。以重量％计，根据本发明专利技术的一个实施例的奥氏体系不锈钢包含：C：0.1％以下(0除外)、Si：1.0％以下(0除外)、Mn：2.0％至7.0％以下、Cr：15～25％、Ni：7％至小于10％、N：0.4％以下(0除外)、余量的Fe和其他不可避免的杂质，由以下式(1)定义的堆垛层错能(SFE)为40～70mJ/m

Austenitic stainless steel with improved hydrogen embrittlement resistance and high pressure hydrogen containers containing it

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢及包含其的高压氢气用容器
本专利技术涉及一种奥氏体系不锈钢及包含其的高压氢气用容器，更具体地，涉及一种耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢及包含其的高压氢气用容器。
技术介绍
随着使用氢气作为燃料的燃料电池汽车的开发和推广的扩大，需要开发用于储存氢气的容器和部件。燃料电池汽车或处理燃料电池汽车的燃料的氢气充电站也需要氢气储存容器，并且氢气储存容器由储罐、阀门及管道等各种部件组成。为了储存用于燃料电池和各种用途的高压氢气，需要高机械强度、耐氢脆性和耐蚀性等。目前，在氢气环境下通常使用的材料是奥氏体系不锈钢316L。在作为一般的燃料电池环境的35MPa的氢气压下，316L具有良好的耐氢脆性和耐蚀性，并且被广泛使用，但是为了增加燃料电池汽车的续航里程，在氢气压从35MPa增加到70MPa的高压环境下使用316L时会发生问题。因此，正在对可以在70MPa以上的高压氢气环境下使用的各种材料进行大量研究。在开发方向上，为了承受高压氢气，有与一般的316L材料相比提高强度的方法，具有代表性的有通过冷加工提高强度的方法，作为另一种方法，提出了利用通过析出物的析出强化的高强度不锈钢。由于用于冷加工或生成析出物的额外成本的增加以及由冷加工和析出物导致的氢脆化的可能性，这些方法在应用上具有局限性。专利文献1中控制集合组织以通过冷加工提高强度和耐氢脆性。该方法难以应用于钢的制造工艺中，并且由于额外的工艺而导致成本上升。作为316L以外的奥氏体系不锈钢材料，提出了高强度的铁素体系或马氏体系材料，但是与奥氏体系材料相比，铁素体系或马氏体系材料的氢的扩散速度快，因此容易发生氢脆化而难以应用。通常，奥氏体系不锈钢在应变过程中发生从奥氏体向马氏体的相变(γ→α')时耐氢脆性变得非常脆弱。因此，奥氏体的相稳定度是氢脆性的非常重要的因素之一。对奥氏体的相稳定度影响最大的元素是Ni，该元素对钢的经济成本方面的影响也非常大。专利文献2中，为了减少Ni，添加6％以上的Mn，更优选添加8％以上的Mn，以调节表示奥氏体稳定化程度的Md30，从而提高低温环境下的耐氢脆性。但是，由于Ni的过度减少，需要添加大量的Mn和Cu，并且由于MnS的生成，存在耐蚀性和机械性能降低的可能性。(专利文献1)韩国公开专利公报第10-2006-0018250号(2006年02月28日公开)(专利文献2)韩国公开专利公报第10-2011-0004491号(2011年01月13日公开)
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的实施例的目的在于将奥氏体系不锈钢应用于高压氢气用容器的容器主体或衬垫(liner)，以提供一种耐氢脆性得到改善的高压氢气用容器，其中所述奥氏体系不锈钢在高压氢气环境下通过增加奥氏体的稳定化程度来抑制应变诱导马氏体的形成。技术方案根据本专利技术的一个实施例的耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢，以重量％计，包含：C：0.1％以下(0除外)、Si：1.0％以下(0除外)、Mn：2.0％至7.0％以下、Cr：15～25％、Ni：7％至小于10％、N：0.4％以下(0除外)、余量的Fe和其他不可避免的杂质，由以下式(1)定义的堆垛层错能(SFE)为40～70mJ/m2。SFE＝4Ni+0.6Cr+7.7Mn-44.7Si+1.2---式(1)另外，根据本专利技术的一个实施例，所述奥氏体系不锈钢还可以包含Mo：3.0％以下。另外，根据本专利技术的一个实施例，所述奥氏体系不锈钢的由以下式(2)定义的Nieq可以是27以上。Nieq＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.05Mn+0.35Si+12.6C+33.6N---式(2)另外，根据本专利技术的一个实施例，所述奥氏体系不锈钢的由以下式(3)定义的RRA可以是0.8以上。RRA＝RAH2/RAAIR---式(3)其中，RAH2是在氢气气氛中进行拉伸试验时的断面收缩率(ReductionofArea)，RAAIR是在大气中进行拉伸试验时的断面收缩率。另外，根据本专利技术的一个实施例，所述奥氏体系不锈钢还可以包含Nb：0.5％以下。另外，根据本专利技术的一个实施例，所述奥氏体系不锈钢可以具有840MPa以上的拉伸强度。另外，根据本专利技术的一个实施例，所述奥氏体系不锈钢的应变诱导马氏体分数可以是1.0％以下。根据本专利技术的一个实施例的耐氢脆性得到改善的高压氢气用容器包括容器主体和所述容器主体内部的衬垫，选自所述容器主体和所述衬垫中的任一个以上包含奥氏体系不锈钢，以重量％计，所述奥氏体系不锈钢包含：C：0.1％以下(0除外)、Si：1.0％以下(0除外)、Mn：2.0％至7.0％以下、Cr：15～25％、Ni：7％至小于10％、N：0.4％以下(0除外)、余量的Fe和其他不可避免的杂质，由以下式(1)定义的堆垛层错能(SFE)为40～70mJ/m2。SFE＝4Ni+0.6Cr+7.7Mn-44.7Si+1.2---式(1)另外，根据本专利技术的一个实施例，所述氢气压力可以是70MPa以上。有益效果根据本专利技术的实施例，通过调节应用于高压氢气用容器的容器主体或衬垫的奥氏体系不锈钢的Ni含量，以使所述奥氏体系不锈钢的堆垛层错能(SFE)具有40～70mJ/m2的范围，因此，相比于现有的奥氏体系不锈钢，能够确保优异的耐氢脆性，并且通过优化SFE的范围来降低Ni含量，从而能够降低高压氢气用容器的制造成本。另外，通过调节奥氏体系不锈钢的组成中的Ni、Mn和N的含量来增加Nieq，以使奥氏体稳定化，从而能够抑制成为氢脆性原因的应变诱导马氏体的形成。另外，通过在奥氏体系不锈钢中进一步添加0.5重量％以下的Nb所带来的晶粒微细化，还能够确保840MPa以上的高的拉伸强度。附图说明图1是示出根据本专利技术的实施例的SFE和Nieq的相关关系的图表。图2是示出根据本专利技术的实施例的SFE和RRA的相关关系的图表。图3是通过透射电子显微镜(TEM)拍摄根据本专利技术的一个实施例的热轧板的微细组织的照片。图4是通过透射电子显微镜(TEM)拍摄根据本专利技术的比较例的热轧板的微细组织的照片。最佳实施方式根据本专利技术的一个实施例的耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢，以重量％计，包含：C：0.1％以下(0除外)、Si：1.0％以下(0除外)、Mn：2.0％至7.0％以下、Cr：15～25％、Ni：7％至小于10％、N：0.4％以下(0除外)、余量的Fe和其他不可避免的杂质，由下述式(1)定义的堆垛层错能(SFE)为40～70mJ/m2。SFE＝4Ni+0.6Cr+7.7Mn-44.7Si+1.2---式(1)具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施例进行详细说明。以下的实施例是为了向本专利技术所属
中具有通常知识的技术人员充分传达本专利技术的思想而提出的。本专利技术并不限定于在此提出的实施例，还可以以其他的方式具体化。为了清楚地说明本专利技术，附图中省略了与说明无关的部分图示，并且为了便于理解，可以将组件的尺寸适当地放大表示。根据本专利技术的一个实施例的耐氢脆性得到改善的高压氢气用容器包括容器主体和所述容器主体内部的衬垫。例如，所述高压氢气用容器内部的氢气压力可以是70MPa以上。选自所述容器主体和所述衬垫中的任一个以上包含奥氏体系不锈钢，以重量％计，所述奥氏体系不锈钢包含：C：0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢，以重量％计，所述奥氏体系不锈钢包含：C：0.1％以下且0除外、Si：1.0％以下且0除外、Mn：2.0％至7.0％以下、Cr：15～25％、Ni：7％至小于10％、N：0.4％以下且0除外、余量的Fe和其他不可避免的杂质，由以下式(1)定义的堆垛层错能(SFE)为40～70mJ/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.14 KR 10-2016-01513191.一种耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢，以重量％计，所述奥氏体系不锈钢包含：C：0.1％以下且0除外、Si：1.0％以下且0除外、Mn：2.0％至7.0％以下、Cr：15～25％、Ni：7％至小于10％、N：0.4％以下且0除外、余量的Fe和其他不可避免的杂质，由以下式(1)定义的堆垛层错能(SFE)为40～70mJ/m2，SFE＝4Ni+0.6Cr+7.7Mn-44.7Si+1.2---式(1)。2.根据权利要求1所述的耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢，其中，所述奥氏体系不锈钢还包含Mo：3.0％以下。3.根据权利要求2所述的耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢，其中，所述奥氏体系不锈钢包括由以下式(2)定义的Nieq为27以上的奥氏体系不锈钢，Nieq＝Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.05Mn+0.35Si+12.6C+33.6N---式(2)。4.根据权利要求1所述的耐氢脆性得到改善的奥氏体系不锈钢，其中，所述奥氏体系不锈钢的由以下式(3)定义的RRA为0.8以上，RRA＝RAH2/RAAIR---式(3)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光珉，金成俊，金志洙，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR