一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢及其制备方法与应用；本发明专利技术通过对奥氏体不锈钢进行固溶处理；对所得的固溶处理后的奥氏体不锈钢进行恒定高应变速率拉伸的应变强化处理，得到氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢；其中：固溶处理的温度为1000～1100℃，保温时间为8～10min；应变强化处理的应变速率为1

【技术实现步骤摘要】
一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于储氢设施的抗氢脆
，具体涉及一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]氢能作为新型发展能源，具备来源广、无污染、循环可再生等优点，有效缓解了世界资源短缺与环境污染问题，被誉为21世纪最理想的终极能源。其中，高压气相储氢系统已成为世界各国氢能产业推进的重点，而奥氏体不锈钢由于其良好的抗氢脆性能，在高压气相储氢领域具有良好的应用前景，广泛应用于高压气相储氢部件的制备。
[0003]为了提高储氢部件的力学性能以满足实际工程需求，常对奥氏体不锈钢母材进行应变强化处理，以此提高储氢部件的屈服强度和抗拉强度。然而，应变强化处理会促使奥氏体不锈钢中形变诱导马氏体组织的形成，从而降低储氢部件的抗氢脆性能。同时，储氢部件长期服役于高压氢气环境中，这将导致应变强化后的储氢部件更易出现氢脆问题，大幅缩短储氢部件的服役寿命，甚至导致高压气相储氢系统发生严重的安全事故。
[0004]虽然目前已有专利提出高强度抗氢脆奥氏体不锈钢的制备方法，例如专利CN201910267044.3公开了一种高强度抗氢脆的新型奥氏体不锈钢材料的制备方法，提出以高温循环锻打的工艺，保留材料中的小角度晶界，抑制变形孪晶的产生，以此提高材料的力学性能与抗氢脆性能。但是，该专利提出的工艺技术步骤繁多，锻打工艺需置于高温环境(300℃～400℃)中进行，工艺设备昂贵，且该专利中无对比实例，难以确定该技术工艺对奥氏体不锈钢力学性能与抗氢脆性能的提升程度。又如，专利CN202110511020.5公开了一种高强度耐氢脆增材制造不锈钢制造工艺，提出以3D打印工艺制备高强度耐氢脆的316L奥氏体不锈钢，但该技术工艺生产成本昂贵，设备要求高，难以实现工业化生产。再如，CN201910447345.4公开了一种高锰无氮型高强高韧抗氢脆奥氏体不锈钢及制备方法，通过13Cr
‑
5Ni
‑
2Mo/15Cr
‑
6Ni
‑
2Mo超级马氏体不锈钢的奥氏体化，提高材料的韧性与抗氢脆性能，但通过该工艺技术后所得材料的塑性仍较低，且该专利中并未测试材料充氢后的各项性能，无法确定通过该技术工艺后所得材料在高压气相储氢领域的适用性。因此，如何在简化工艺技术、降低生产成本的基础上，有效提高奥氏体不锈钢的力学性能与抗氢脆性能是亟待解决的重要问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢及其制备方法与应用。该奥氏体不锈钢通过控制固溶处理参数及采用恒定高应变速率拉伸的应变强化得到。
[0006]本专利技术提供了一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢，该奥氏体不锈钢通过固溶处理，消除奥氏体不锈钢中的第二相，细化奥氏体组织晶粒；通过常温下的
恒定高应变速率拉伸的应变强化处理，抑制应变强化过程中形变诱导马氏体组织的形成，降低形变诱导马氏体组织的含量。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1、对奥氏体不锈钢进行固溶处理；
[0010]步骤S2、对步骤S1所得的固溶处理后的奥氏体不锈钢进行恒定高应变速率拉伸的应变强化处理，得到氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢。
[0011]优选的，所述步骤S1中，固溶处理的温度为1000～1100℃。
[0012]优选的，所述步骤S1中，奥氏体不锈钢为304奥氏体不锈钢。
[0013]优选的，所述步骤S1中，固溶处理的保温时间为8～10min。
[0014]优选的，所述步骤S1中，固溶处理后水冷至室温。
[0015]优选的，所述步骤S2中，应变强化处理在常温下进行。
[0016]优选的，所述步骤S2中，应变强化处理的拉伸速率为1
×
10
‑2～2
×
10
‑2s
‑1。
[0017]优选的，所述步骤S2中，应变强化处理的预应变量为20～30％。
[0018]上述的制备方法制备得到的氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢。
[0019]上述的氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢在制备氢能装备中的应用。
[0020]与现有技术相比，上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0021](1)本专利技术所述的工艺方法中，应变强化过程于室温下进行，降低了工艺生产难度，易于实现工业化生产。
[0022](2)本专利技术所述工艺步骤简单，生产成本低，有利于在高压气相储氢领域推广。
[0023](3)本专利技术通过上述工艺方法，有效提高了奥氏体不锈钢的力学性能，同时提高其抗氢脆性能。
附图说明
[0024]图1为本专利技术对比例1
‑
3与实施例1制备的奥氏体不锈钢的XRD图谱。
[0025]图2为本专利技术对比例1与实施例1制备的奥氏体不锈钢充氢后的应力应变曲线图。
[0026]图3为本专利技术对比例2与实施例1制备的奥氏体不锈钢充氢后的应力应变曲线图。
[0027]图4为本专利技术对比例3与实施例1制备的奥氏体不锈钢充氢后的应力应变曲线图。
[0028]图5为本专利技术对比例4与实施例1制备的奥氏体不锈钢充氢后的应力应变曲线图。
[0029]图6为本专利技术对比例1(a)和实施例1(b)制备的奥氏体不锈钢的断口形貌图。
具体实施方式
[0030]为了便于理解本专利技术，下面将结合具体实施例和相关附图对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0031]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0032]第一方面，本专利技术提供了一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢，该奥氏体不锈钢通过固溶处理，消除材料中的第二相，细化奥氏体组织晶粒；通过常温下的恒定高应变速率拉伸的应变强化处理，抑制应变强化过程中形变诱导马氏体组织的形成，降低形变诱导马氏体组织的含量。
[0033]需要说明的是，本专利技术中，通过固溶处理，使奥氏体不锈钢中存在的铁素体组织与渗碳体组织相变转化为奥氏体组织，同时通过控制固溶处理的温度与保温时间，实现奥氏体组织的晶粒细化；通过恒定高速率拉伸的应变强化处理，使奥氏体不锈钢中产生大量高密度的位错区域，增强其力学性能，同时，高速率拉伸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、对奥氏体不锈钢进行固溶处理；步骤S2、对步骤S1所得的固溶处理后的奥氏体不锈钢进行恒定高应变速率拉伸的应变强化处理，得到氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢。2.根据权利要求1所述的氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，固溶处理的温度为1000～1100℃。3.根据权利要求1所述的氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，奥氏体不锈钢为304奥氏体不锈钢。4.根据权利要求1所述的氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，固溶处理的保温时间为8～10min。5.根据权利要求1所述的氢能装备用增强增韧的耐氢脆亚稳态奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周池楼，曹力元，戴鹏智，张振权，邓英杰，张锐涛，何洁雯，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：