氢气用奥氏体不锈钢及其制造方法
2019-11-20

氢气用奥氏体不锈钢及其制造方法

本发明提出一种能够在70MPa以上的高压氢气环境下使用的高强度不锈钢及其制造方法。其具有由如下组成的化学组成:以质量%计,C:0.10%以下;Si:1.0%以下;Mn:0.01~30%;P:0.040%以下;S:0.01%以下;Cr:15~30%;Ni:5.0~30%;Al:0.10%以下;N:0.001~0.30%;剩余部为Fe及杂质,并且,沿加工方向的直角方向的剖面的X射线(111)积分强度I(111)是任意方位的5倍以下,且沿加工方向的剖面的X射线积分强度比I(220)/I(111)≤10。所述化学组成,还可以按规定量含有从以下的群任选的至少1种以上。(1)Mo、W;(2)V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf;(3)B;(4)Cu、Co;(5)Mg、Ca、La、Ce、Y、Sm、Pr、Nd。

将表1所示的组成的钢150Kg用真空感应熔炼炉熔化•铸锭,接着以1200°C均热4小时后,在1000°c以上进行热锻,成为厚35mmX宽IOOmrn的板材。此后,作为固溶化处理,在以1000°C加热保持20分钟之后水冷。

V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf,因为形成立方晶系碳氮化物而有助于高强度化,所以根据需要而添加至少1种,但是,若这些碳氮化物大量析出,则加工方向直角方向的延展性·韧性降低,所以在本发明的钢中,其含有分别设为0.001〜1.0%。

在本发明中,由于作为如此的集合组织有耐氢脆性的改善,所以如果进行与氢气气氛的接触,至少能够只在表层部分形成如此的集合组织,因此,也可利用制管加工后的喷丸处理,消除只在表层部分(管内面或管外面)的集合组织的各向异性。

发明内容

这里,图3是表示分别在加工方向和在其直角的方向,冷加工度与氢脆性的关系的曲线图,由此可知上述的倾向。

5 如此的集合组织的扩展,可以根据测定从压延面的X射线衍射得到的X射线积分强度I(hkl)(在此,h、k、l米勒指数)而测定,但是,先前的集合组织的集聚度,在加工方向直角剖面测定X射线积分强度1(111)或(002)即可。

这里,图5是表示,分别在加工方向和在其直角的方向,加工方向剖面的X射线积分强度比1(220)/1(111)与耐氢脆性的关系的曲线图,由此图5可知,加工方向的直角方向的耐氢脆性,与X射线积分强度比1(220)/1(111)有很强相关。

然而,在通过如此的冷加工而强化时,虽然能够得到高强度,但是所得材料的延展性•韧性降低显著。例如,图2是表示在冷加工中,加工方向直角方向的延伸与冷加工度(断面缩小率,以下同)的关系的曲线图,由此可知,随着冷加工度变大,延伸很大地降低。在实用上,优选延伸显示为30%左右以上,但是在冷加工度很大时,延伸的降低就成为了问题。

比较钢H〜0,在本发明钢的成分范围外,或者集合组织的集聚度,加工方向直角剖面的X射线积分强度I(Ill)超过任意方位的5倍,或者,加工方向剖面的X射线积分强度比1(220)/1(111)也超过10。因此,以在氢气环境下的拉伸试验的延展性,与在大气中的拉伸试验的延展性的比所评价的氢脆化敏感性极高。

Cu、Co是奥氏体稳定化元素,但在本发明的钢中,通过使之与Mn、Ni、C、Cr的适当的组合,因为有助于更高强度化,所以根据需要,各自以0.3%以上添加1种以上。不过,从成本的观点出发,因为没有必要大量添加,所以分别设为Cu:0.3〜2.0%,Co:0.3〜5.0%。

这里,图3是表示分别在加工方向和在其直角的方向,冷加工度与氢脆性的关系的曲线图,由此可知上述的倾向。

(4)Cu.0.3〜2.0%;Co:0.3〜5.0%的任意1种以上。