【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種低合金高強抗氫鋼及其制備方法，屬于鋼鐵材料。
技術介紹
1、氫能源以其清潔無污染、能量轉化效率高、可存儲和可持續等諸多優點，成為全世界能源轉型的焦點。氫能產業鏈覆蓋面廣泛且長遠，其主要環節涵蓋了氫能的制備、存儲、輸運、加注以及終端利用。作為氫能產業鏈的兩個重要環節，氫能的存儲和輸運是氫能大規模發展和利用的核心保證。
2、目前，氫能存儲方式主要包括高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、液體有機物儲氫、金屬氫化物儲氫以及吸附儲氫等。氫能產業規模化發展的核心基礎之一是氫能的大規模儲運。在現有的氫能存儲技術中，液體有機物儲氫以及固態儲氫尚處于發展階段，低溫液態儲氫技術則在航天等領域取得了一定的應用。現有的各種儲氫技術相較之下，高壓氣態儲氫以其設備結構簡單、壓縮氫氣制備能耗低、充放速度快以及溫度適應范圍廣等特點，具備成為大規模氫儲運實施技術的潛質。
3、但是，高壓氣態儲氫技術對于高壓氫儲運容器有較高的技術要求。這是由于在高壓和氫環境的雙重作用下，氫原子會擴散到儲氫容器內部，引起容器用材料的塑性損失，并導致裂紋擴展速率加快，即發生“氫脆”。“氫脆”是導致高壓氫儲運容器失效的關鍵因素，對于大規模氫能存儲的安全性具有顯著的負面效應。
4、現有技術中的高壓儲氫容器，其罐體制作通常采用鋼鐵材料，大多為316l奧氏體不銹鋼以及cr-mo合金鋼。316l奧氏體不銹鋼具有優異的耐蝕性、良好的成形性以及易于焊接的特點；然而，316l奧氏體不銹鋼機械強度較低、且含有較高的ni含量(一般為10％～14％)，導致生產成
5、因此，設計并開發合適于高壓氫氣儲運容器用材料具有顯著的現實意義和工程價值。由于高壓氫氣儲運容器用材料在保證較低氫脆敏感性的同時，還需兼顧高強度以及良好的強韌匹配性等特點，因此對于本領域技術人員來說，仍然面臨技術困難，難以實現。
技術實現思路
1、為改善現有氫儲運容器材料強韌性偏低以及耐氫脆性能較差等問題，本專利技術的目的之一在于提供一種低合金高強抗氫鋼；所述低合金高強抗氫鋼具有高強度、良好的強韌匹配性能以及較低的氫脆敏感性的特點。
2、本專利技術的目的之二在于提供一種低合金高強抗氫鋼的制備方法。
3、為實現本專利技術的目的，提供以下技術方案。
4、一種低合金高強抗氫鋼，以所述低合金高強抗氫鋼的質量為100％計，其中，各個組成成分及其質量分數如下：
5、
6、余量為鐵(fe)和不可避免的雜質元素；
7、所述雜質元素中，硫(s)≤0.005％，磷(p)≤0.01％，氮(n)≤0.004％；所述鋁為可酸溶解的鋁(als)。
8、進一步地，以所述低合金高強抗氫鋼的質量為100％計，優選各個組成成分及其質量分數如下：
9、
10、
11、一種本專利技術所述的低合金高強抗氫鋼的制備方法，所述制備方法步驟如下：
12、(1)制備鍛坯：按照低合金高強抗氫鋼中各個組分及其質量分數，進行配料、真空熔煉、鑄造及鍛造，獲得鍛坯；
13、(2)軋制處理：將步驟(1)中得到的鍛坯，加熱至1150℃～1250℃，恒溫保溫1h～2h，再進行軋制，空冷至室溫，制備得到軋制處理后的坯體；
14、(3)淬火處理：將步驟(2)中得到的軋制處理后的坯體，加熱至870℃～890℃，恒溫保溫0.8h～1.2h，然后進行水冷處理，得到淬火處理后的鋼材；
15、(4)回火處理：將步驟(3)中得到的淬火處理后的鋼材，加熱至670℃～690℃，恒溫保溫1.3h～1.7h，然后進行空冷處理，制備得到本專利技術所述的一種低合金高強抗氫鋼。
16、優選步驟(2)中：將步驟(1)中得到的鍛坯，加熱至1170℃～1220℃。
17、優選步驟(3)中：將步驟(2)中得到的軋制處理后的坯體，加熱至870℃～880℃，恒溫保溫0.9h～1.1h。
18、優選步驟(4)中：將步驟(3)中得到的淬火處理后的鋼材，加熱至670℃～680℃，恒溫保溫1.4h～1.6h。
19、有益效果
20、(1)本專利技術提供了一種低合金高強抗氫鋼，與現有技術相比，所述低合金高強抗氫鋼在原位電化學充氫環境下具有較低的氫脆敏感性，原位電化學充氫與空氣條件下的慢應變速率拉伸斷后延伸率比值不低于85％；同時，所述的低合金高強抗氫鋼的屈服強度≥750mpa，抗拉強度≥800mpa，-40℃沖擊吸收能量≥250j，兼顧了優異的強度和低溫沖擊韌性，特別適合作為氫儲運容器的材料使用。
21、(2)本專利技術提供了一種低合金高強抗氫鋼，所述低合金高強抗氫鋼通過設計主要組分的合金元素種類及其含量，獲取了高強度、優異的強韌匹配特征，并同時兼顧良好的抗氫脆特性；其中，mn元素的質量分數相對于現有技術中的mn含量(通常在0.50％以上)，大大降低；專利技術人經過創造性的勞動發現：mn添加量超過0.001％時，其在鋼中具有一定的脫氧、脫硫效果，且可固溶于奧氏體和鐵素體，增加鋼的強度和硬度；因而，本專利技術中mn元素的質量分數不得低于0.001％。同時，當mn添加量超過0.09％時，會顯著增加鋼的氫脆敏感性，并降低鋼的沖擊韌性。因此，mn的質量分數不得超過0.09％。綜上所述，本專利技術中mn元素的質量分數為0.001％～0.09％。
22、(3)本專利技術提供了一種低合金高強抗氫鋼，所述低合金高強抗氫鋼通過設計其他組分，各組分協同配合，獲取了高強度、優異的強韌匹配特征，并同時兼顧良好的抗氫脆特性，其中：
23、c元素可以提升鋼的強度、硬度、耐磨性，并強化鋼的淬透性；但是，過高的c含量，將導致鋼的脆性增大、韌性及耐蝕性能下降、可焊接性能惡化；因此，本專利技術中c的質量分數控制在0.10％～0.25％；
24、si元素可以提升鋼的強度和硬度，改善鋼的耐磨性；然而，si含量過高，往往不利于鋼的塑性和韌性，并使鋼的焊接性能惡化，因此，本專利技術中si的質量分數控制在0.10％～0.50％；
25、al元素是鋼液的脫氧定氮劑，可以提升鋼的馬氏體轉變溫度，抗氧化性和耐蝕性；但是，過量的al元素會惡化鋼的焊接性能和切削性能；因此，本專利技術中al的質量分數控制在0.03％～0.09％；
26、ni是穩定奧氏體的重要合金元素，對鋼的淬透性和回火穩定性也有一定的積極作用；綜合考慮ni元素的資源稀缺性及價格，本專利技術中ni的質量分數控制在1.0％～2.0％；
27、cr元素可與鋼中的c元素形成多種碳化物，提升鋼的強度、硬度和耐磨性，并改善鋼的抗氧化性和耐蝕性；但是，過高的cr添加量會導致鋼的沖擊韌性迅速下降，并增加鋼的回火脆性；因此，本專利技術中cr的質量分數控制在0.20％～0.60％；...
【技術保護點】
1.一種低合金高強抗氫鋼，其特征在于：以所述低合金高強抗氫鋼的質量為100％計，各個組成成分及其質量分數如下：
2.根據權利要求1所述的一種低合金高強抗氫鋼，其特征在于：以所述低合金高強抗氫鋼的質量為100％計，各個組成成分及其質量分數如下：
3.根據權利要求1或2所述的一種低合金高強抗氫鋼，其特征在于：鋁為可酸溶解的鋁。
4.一種如權利要求1～3中任一項所述的低合金高強抗氫鋼的制備方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種低合金高強抗氫鋼的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，將鍛坯加熱至1170℃～1220℃。
6.根據權利要求4所述的一種低合金高強抗氫鋼的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，將軋制處理后的坯體加熱至870℃～880℃，恒溫保溫0.9h～1.1h。
7.根據權利要求4所述的一種低合金高強抗氫鋼的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，將淬火處理后的鋼材加熱至670℃～680℃，恒溫保溫1.4h～1.6h。
8.根據權利要求4所述的一種低合金高強抗氫鋼的制備方法，其特征在于：p>...
【技術特征摘要】
1.一種低合金高強抗氫鋼，其特征在于：以所述低合金高強抗氫鋼的質量為100％計，各個組成成分及其質量分數如下：
2.根據權利要求1所述的一種低合金高強抗氫鋼，其特征在于：以所述低合金高強抗氫鋼的質量為100％計，各個組成成分及其質量分數如下：
3.根據權利要求1或2所述的一種低合金高強抗氫鋼，其特征在于：鋁為可酸溶解的鋁。
4.一種如權利要求1～3中任一項所述的低合金高強抗氫鋼的制備方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種低合金高強抗氫...
【專利技術屬性】
技術研發人員：程挺，楊麗，蘇航，米志杉，劉和平，楊佳惠，李通，仇灝，
申請(專利權)人：鋼研國際新材料創新中心深圳有限公司，
類型：發明
國別省市：
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