一种抗氢脆奥氏体合金及其制备方法与流程

本发明属于抗氢脆合金材料，尤其涉及一种抗氢脆奥氏体合金及其制备方法。

背景技术：

1、氢能作为一种二次能源，其开发和利用是能源清洁化发展的重要方向。与其他能源相比，氢能高效清洁、储量巨大，不受地域和季节的限制，方便储存和调配。

2、目前，比较成熟的储氢技术是利用压力容器或管道以高压气态氢形式进行存储和运输，但是要想大规模普及和远距离运输，面临的困难之一就是金属压力容器和管道的氢脆问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种抗氢脆奥氏体合金及其制备方法，用于解决现有储存和运输氢能的金属压力容器和管道的氢脆 问题。

2、本发明提供一种抗氢脆奥氏体合金，所述抗氢脆奥氏体合金中各元素的重量百分比为：c:≤0.03%，s:≤0.008%，p:≤0.008%，si:≤1.0%，o:≤0.002%，h:≤0.001%，mn:3-7%，cr:8-10%，ni:10-13%，y:0.01-0.03%,n:0.4-0.6%，其余为fe。

3、可选的，所述抗氢脆奥氏体合金中各元素的重量百分比为：c:≤0.03%，s:≤0.005%，p:≤0.006%，si:≤0.8%，o:≤0.001%，h:≤0.001%，mn:5-7%，cr:8-9%，ni:12-13%，y:0.02-0.03%,n:0.5-0.6%，其余为fe。

4、本发明还提供一种抗氢脆奥氏体合金的制备方法，用于制备以上任一所述的抗氢脆奥氏体合金，包括以下步骤：

5、s1原料准备：所有材料应符合质量要求，配料严格控制各元素的配入量，按制度烘烤后使用；

6、s2真空冶炼：采用真空感应和电渣重熔工艺冶炼出合金钢锭，期间按奥氏体合金成分严格控制碳、硫和磷杂质元素含量和非金属夹杂物水平,真空冶炼中原料装炉顺序为:小块镍板加入底部约1/4,底碳配入0.030%，将cr放在坩埚中上部，上部用ni板覆盖,精炼时再加入稀土y；

7、s3锻造：开坯锻造温度1050～1150℃，终锻温度880～1000℃，获得锻造板坯；

8、s4软化处理：对锻造板材进行软化处理，软化处理温度为1100～1150℃，保温1～2h；

9、s5冷轧：将热轧板材进行多道次冷轧制成冷轧板材，并控制最终变形量<10%；

10、s6固溶处理：对冷轧板材进行固溶处理，固溶处理温度控制在920～960℃、保温时间30～50min，空冷；

11、s7退火处理：将固溶处理后板材加热到850-950度，进行充分的保温，保温后采用空冷；

12、s8时效处理:处理制度为：720～750℃保温7～9h，炉冷。

13、可选的，步骤s2中真空感应的真空度为0.03～1.6pa。

14、可选的,在步骤s3中在锻至最终规格前允许回炉再加热，在1100～1150℃下保温2～3h。

15、本发明的设计思想是：

16、一、通过采用真空感应加电渣重熔冶炼设备，控制碳、硫和磷杂质元素含量和非金属夹杂物至设定的较低水平，从而降低板材合金中的强氢陷阱数量和尺寸，降低氢致裂纹萌生几率；

17、二、在真空精炼时加入少量的稀土元素钇来细化合金的铸态基体组织,对合金具有较好的细晶强化作用，增强合金的延展性和抗氢脆性能；

18、三、提高合金中镍含量并适当增加氮含量，提高合金的镍当量以此提高奥氏体稳定性，因为奥氏体不锈钢的氢脆敏感性主要取决于其奥氏体稳定性（即是否发生α′马氏体相变）。根据公式奥氏体形成能力(ni当量)=ni%+30c%+30n%+mn%+cu%，可知碳是一种较强的奥氏体形成元素，其形成奥氏体的能力是镍的30倍，但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中，因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍，但是它是气体，想要不造成多孔性的问题，只能在不锈钢中添加数量有限的氮。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、本发明对现有奥氏体合金的组分和工艺进行优化设计，能够有效降低板材合金中的强氢陷阱数量和尺寸，降低氢致裂纹萌生几率，细化了奥氏体合金的铸态基体组织,对奥氏体合金具有较好的细晶强化作用，大大降低了α′马氏体相变几率，提高了奥氏体合金的稳定性，增强了奥氏体合金的延展性和抗氢脆性能。

技术特征：

1.一种抗氢脆奥氏体合金，其特征在于，所述抗氢脆奥氏体合金中各元素的重量百分比为：c:≤0.03%，s:≤0.008%，p:≤0.008%，si:≤1.0%，o:≤0.002%，h:≤0.001%，mn:3-7%，cr:8-10%，ni:10-13%，y:0.01-0.03%,n:0.4-0.6%，其余为fe。

2.如权利要求1所述的抗氢脆奥氏体合金，其特征在于，所述抗氢脆奥氏体合金中各元素的重量百分比为：c:≤0.03%，s:≤0.005%，p:≤0.006%，si:≤0.8%，o:≤0.001%，h:≤0.001%，mn:5-7%，cr:8-9%，ni:12-13%，y:0.02-0.03%,n:0.5-0.6%，其余为fe。

3.如权利要求1-2中任一项所述的抗氢脆奥氏体合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.按照权利要求3所述的抗氢脆奥氏体合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中真空感应的真空度为0.03～1.6pa。

5.按照权利要求3所述的抗氢脆奥氏体合金的制备方法，其特征在于,在步骤s3中在锻至最终规格前允许回炉再加热，在1100～1150℃下保温2～3h。

技术总结
本发明提供一种抗氢脆奥氏体合金，所述抗氢脆奥氏体合金中各元素的重量百分比为：C:≤0.03%，S:≤0.008%，P:≤0.008%，Si:≤1.0%，O:≤0.002%，H:≤0.001%，Mn:3‑7%，Cr:8‑10%，Ni:10‑13%，Y:0.01‑0.03%,N:0.4‑0.6%，其余为Fe。本发明还提供一种抗氢脆奥氏体合金的制备方法，包括以下步骤：S1原料准备、S2真空冶炼、S3锻造、S4冷轧、S5固溶处理、S6焊接成型、S7退火处理、S8抛光处理、S9涂层处理。

技术研发人员：翟海平,周洪宇,董吉林
受保护的技术使用者：江苏星火特钢集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14